Звуковые карты от и до. Всё о звуковых картах. Для чего нужна внешняя звуковая карта USB? Зачем звуковая карта

Прошли времена, когда компьютеры попадали на прилавки магазинов «глухонемыми»: сегодня встроенная звуковая карта есть даже в самых бюджетных моделях. Теперь колонки или наушники можно подключить к любому компьютеру – будь он офисный или игровой, десктопный или мобильный, дорогой или дешевый.

Проблема в том, что качество звука на выходе встроенных карт зачастую оставляет желать лучшего. Любому понятно, что при выборе материнской платы покупатель в последнюю очередь обратит внимание на характеристики встроенной звуковой карты; понимает это и производитель. Поэтому первым (и зачастую единственным) критерием выбора производителем звукового чипа на материнскую карту является его цена.

Дешевые звуковые чипы имеют низкоразрядные ЦАП с малым быстродействием и, зачастую, сильно шумят – в результате звук на выходе оказывается весьма далеким от идеала. И если для офиса такого качества звука может оказаться и достаточно, то для домашнего компьютера возможностей встроенной звуковой карты уже может быть недостаточно - если вы подключаете к компьютеру акустическую систему 5.1 (или 7.1) то для получения действительно объемной звуковой картины вам понадобится соответствующая звуковая карта.

Отдельная звуковая карта потребуется и для игрового компьютера – встроенные карты не поддерживают используемые в играх технологии объемного звука.

Если вы увлекаетесь написанием музыки и/или игрой на музыкальных инструментах, вам потребуется звуковая карта с Midi-интерфейсом и (возможно) высокоомным входом для подключения электрогитары.

Классификация звуковых карт.

Хотя принцип работы всех звуковых карт один, по характеристикам и поддерживаемым форматам их принято делить на два класса: профессиональные и мультимедийные.

Профессиональные звуковые карты используются, как следует из названия, для профессиональной работы со звуком:

Для создания высококачественных записей со студийных микрофонов;

Для записи музыки с подключенных музыкальных инструментов;

Такие карты чаще всего внешние, оснащены специализированными разъемами, регуляторами и многоканальными высокопроизводительными АЦП (аналогово-цифровыми преобразователями). ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи) на таких картах тоже имеют высокое быстродействие и разрядность, обеспечивая вывод на динамики качественного звука. Основной недостаток таких карт – они дороги. Кроме того, такие карты обычно не поддерживают игровые форматы объемного звука.

Мультимедийные карты рассчитаны на рядового пользователя и представлены в широком диапазоне, как цен, так и прочих характеристик. Для таких карт характерны отсутствие профессиональных разъемов, минимум регулировок и простой (чаще одноканальный) АЦП. Зато, даже в самых дешевых звуковых картах этого класса объявлена поддержка форматов объемного игрового звука.

Характеристики звуковых карт.

Расположение карт бывает внешним или внутренним. Внутренние карты, как следует из названия, устанавливаются внутрь компьютера в свободный слот расширения. Внешние карты имеют свой корпус и располагаются снаружи компьютера, соединяясь с ним по интерфейсному кабелю (обычно USB). Такие устройства чаще всего используются с мобильными компьютерами – ноутбуками и планшетами. Впрочем, нередко встречается и использование профессиональных внешних звуковых карт с десктопным компьютером – встроенные карты имеют площадку под разъемы ограниченных размеров, и большое количество разъемов на ней просто не уместится.

Формат звуковой карты соответствует количеству каналов воспроизведения и определяет, будет ли полноценно работать подключенная к звуковой карте многоканальная акустическая система. Большинство звуковых карт обеспечивают воспроизведение только стерео звука (формат 2.0, два канала воспроизведения). Для подключения и полноценного использования систем объемного звука 5.1 (6 каналов) и 7.1 (8 каналов) понадобятся соответствующие звуковые карты.

Разрядность ЦАП определяет, насколько достоверно будет озвучиваться аудиофайл высокого качества. Важно понимать, что при воспроизведении аудиофайла, записанного с разрядностью 16 бит (например, треков audio CD) разницы между воспроизведением его через ЦАП разрядностью 16 или 24 не будет. Разрядность 16 бит подразумевает 65536 градаций амплитуды – в большинстве случаев этого достаточно. Но теоретически, в идеальных условиях, человеческое ухо способно обеспечить большее разрешение. И если о разнице между записями с дискретизацией 96 кГц и 48 кГц можно спорить, то отличить 16-битный звук от 24-битного при отсутствии фонового шума могут многие люди с хорошим слухом. Поэтому, если вы собираетесь использовать звуковую карту для прослушивания качественного аудио (DVD и Blu-ray) и озвучивания Blu-Ray фильмов, следует выбирать модель с разрядностью ЦАП 24.

Максимальная частота ЦАП определяет, с какой частотой цифровые данные будут конвертироваться в аналоговый сигнал. Чем выше частота дискретизации, тем результат преобразования ближе к исходному сигналу. Казалось бы, чем выше этот показатель, тем лучше. Но, согласно теореме Котельникова, для передачи сигнала любой частоты достаточно частоты дискретизации, вдвое большей частоты самого сигнала. С учетом того, что самая высокая частота, различимая на слух – 20 кГц (у большинства людей верхняя граница слышимого звука вообще проходит в районе 15-18 кГц), частоты дискретизации в 40 кГц должно быть достаточно для качественной оцифровки любого звука. Частота дискретизации audio CD: 44.1 кГц, и максимальная частота дискретизации mp-3 файлов: 48 кГц, выбраны как раз исходя из этого критерия. Соответственно, ЦАП звуковой карты, проигрывающей аудиотреки и mp3-файлы, должен иметь частоту дискретизации не менее 48 кГц, иначе звук будет искажаться.

Теоретически, такой частоты дискретизации должно быть достаточно, но практически иногда возникает надобность в большей частоте: реальный аудиосигнал не полностью отвечает требованиям теоремы Котельникова и при определенных условиях сигнал может искажаться. Поэтому у ценителей чистого звука популярны записи с частотой дискретизации 96 кГц.

Частота дискретизации ЦАП выше, чем у исходного файла, на качество звука не влияет, поэтому приобретать звуковую карту с частотой ЦАП выше 48 кГц имеет смысл, только если вы собираетесь прослушивать на компьютере помощью blu-ray и DVD-аудио или loseless музыку с частотой дискретизации, большей 48 кГц.

Если вы твердо нацелились на приобретение звуковой карты с частотой дискретизации выше 48 кГц, то экономить на покупке не стоит. ЦАП, как и любое другое аудиоустройство, добавляет в сигнал собственный шум. У недорогих моделей шумность может быть довольно высокой, а с учетом высокой частоты дискретизации, на выходе такого преобразователя может появиться опасный для динамиков ультразвуковой шум. Да и в слышимом диапазоне шумность может оказаться настолько высокой, что это затмит весь выигрыш от повышения частоты дискретизации.

Максимальная частота и разрядность АЦП определяют, насколько точно аналоговый сигнал с микрофонного или линейного входа будет преобразован в цифровой. Эти параметры важны в том случае, если карта предназначается для записи высококачественного звука. Для большинства бытовых потребностей достаточно одноканального АЦП с максимальной частотой в 44.1 кГц и разрядностью в 16 бит.

Для записи стереозвука необходимо наличие минимум 2-х каналов записи .

PCI	PCI-E	USB

Интерфейс подключения определяет, каким образом звуковая карта будет подсоединена к компьютеру. PCI и PCI-E – интерфейсы подключения внутренних звуковых карт, которые должны устанавливаться в соответствующий слот материнской платы. USB – интерфейс подключения внешних звуковых карт.

Соотношение сигнал/шум определяет уровень шума, добавляемого в сигнал самой звуковой картой. Чем выше этот показатель, тем более чистым остается звук. Для прослушивания музыки нежелательно, чтобы этот показатель был ниже 75 дБ. Hi-Fi аппаратура обеспечивает минимум 90 дБ, а высококачественные Hi-End устройства способны обеспечить отношение сигнал/шум в 110-120 дБ и выше.

Поддержка EAX, OpenAL, A3D определяет, поддерживает ли карта игровые форматы объемного звука. С помощью этих форматов (при посредстве многоканальной акустической системы) в пространстве создаются мнимые источники звука, отражения звука от виртуальных стен и прочие звуковые эффекты. Разумеется, для всего этого необходимо, чтобы сама игра тоже поддерживала этот формат.

Поддержка ASIO . ASIO – программный интерфейс непосредственного (в обход операционной системы) обмена данных между драйвером звуковой карты и программой записи/воспроизведения звука. Необходимость этого формата возникла из-за того, что ОС Windows (в которой используется этот формат) при высокой загрузке системы может задерживать передачу звуковых данных. На слух это определяется как "заедания" и "притормаживания" звука. И, если (к примеру) при просмотре фильма на единичные такие случаи можно и не обратить внимания, то при профессиональной обработке звука подобное, разумеется, недопустимо.

В то же время поддержка ASIO не является гарантией того, что аудиодорожки будут звучать без задержек - многое зависит от качества звуковой карты и драйверов к ней. Не стоит ждать большого эффекта от включения этого режима на дешевой карте базового уровня.

Наличие цифрового выхода (S/PDIF, HDMI) позволяет передавать аудиосигнал в цифровом виде на аудиоаппаратуру, которая может принимать такой сигнал - например, на домашний кинотеатр. При таком подключении параметры ЦАП звуковой карты неважны - преобразование цифрового сигнала в аналоговый производит ЦАП домашнего кинотеатра. Такое подключение оправдано в том случае, если ЦАП домашнего кинотеатра качественнее того, что встроен в звуковую карту.

Наличие цифрового входа позволяет получать цифровой сигнал от аудиоаппаратуры (например, цифровых микрофонов и аудиопроигрывателей). При использовании цифрового входа, характеристики АЦП звуковой карты неважны - звук уже попадает в карту в цифровом виде. В этом случае работу по преобразованию аналогового звука в цифровой (если оно производится) берет на себя АЦП устройства, с которого идет цифровой аудиосигнал.

Наличие встроенного усилителя для наушников будет нелишним, если вы часто сидите перед компьютером в наушниках. Если у вас есть качественный высокоомный наушник, наличие усилителя просто необходимо - иначе звучать они будут тихо. Можно купить отдельный усилитель для наушников , а можно - выбрать звуковую карту со встроенным усилителем.

Фантомное питание микрофона используется при подключении конденсаторных студийных микрофонов – считается, что такой микрофон обеспечивает наилучшую запись голоса. Для подключения обычных динамических микрофонов фантомное питание следует отключать, иначе микрофон может выйти из строя.

Высокоомный инструментальный вход (Hi-Z) предназначен для прямого подключения электронных музыкальных инструментов c высоким сопротивлением звукоснимателя (например, электрогитар, электровиолончелей, скрипок и т.д.) При подключении таких инструментов к обычному линейному входу, амплитудно-частотная характеристика сигнала может исказиться.

Небалансный вход	Балансный вход

Балансные входы и выходы необходимы, когда требуется повышенная защита от наводимых на аудиокабели помех. В отличие от обычных (небалансных) входов, в балансных используется три провода на канал вместо двух. В обычном входе один провод - земля, по второму передается аудиосигнал. Наведенные на аудиосигнал помехи беспрепятственно попадают на вход АЦП, портя основной звук. В балансном входе один провод - земля, второй - аудиосигнал, третий - аудиосигнал в противофазе. В карте аудиосигнал в противофазе вычитается из основного, при этом наведенная помеха - поскольку она идет в одной фазе на обоих сигналах - пропадает, а полезный сигнал усиливается.

На балансных входах довольно часто применяется универсальный разъем, который может работать и как балансный и как небалансный.

Поддержка ASIO, фантомное питание микрофона, высокая частота и разрядность АЦП, наличие балансных, инструментальных и Midi входов – отличительные особенности профессиональных звуковых карт, способных производить высококачественную запись звука.

Варианты выбора.

Для срочного и простого решения проблемы отсутствия звука можно порекомендовать компактные звуковые карты, подключающиеся по USB. Они недороги (до 1500 рублей), просты в установке, но ждать от них выдающегося звука не стоит.

Если вас не устраивает качество стереозвука домашнего или офисного компьютера и вы желаете довести его до приемлемого стандарта с минимальными затратами, ориентируйтесь на звуковые карты с разрядностью АЦП 24 и низким уровнем шума по цене от 550 рублей.

Если вы предпочитаете слушать музыку через наушники, разумно будет выбрать звуковую карту с усилителем для наушников - от 2000 рублей.

Если вы желаете добиться действительно качественного звука на домашнем компьютере по вменяемой цене, выбирайте среди качественных звуковых карт среднего ценового диапазона. Такие будут стоить 2700-6000 рублей.

Если вы желаете подключить к компьютеру многоканальную акустическую систему и насладиться всем богатством объемного звука, приобретайте звуковую карту формата 5.1 или 7.1 – в зависимости от акустической системы. Стоить такие карты будут от 1000 рублей.

За многоканальную звуковую карту с возможностью регулировки настроек на пульте или панели придется заплатить побольше: от 4700 рублей.

Если вы желаете использовать компьютер для высококачественной студийной записи, вам потребуется профессиональная звуковая карта с соответствующим набором характеристик. Правда, стоят такие карты недешево – от 7700 до 13000 рублей.

Чтобы насладиться всем богатством музыки и звуковых спецэффектов в любимой игре, выбирайте среди звуковых карт, специально подготовленных для озвучивания компьютерных игр . Они стоят в диапазоне от 6000 до 15500 рублей.

И наконец, если вы уверены, что за действительно качественный звук не жалко заплатить любую цену - ваc ждут топовые модели с максимальными характеристиками, обеспечивающие непревзойденные чистоту и яркость звука. Цены их соответствуют их возможностям: от 15000 до 135000 рублей.

Многие музыканты и другие люди, которые так или иначе часто работают со звуком на компьютере или просто слушают музыку, недовольны стандартным звуком на компьютере. Тут на помощь приходит звуковая карта. Давайте поговорим о том, как выбрать звуковую карту , какие есть ее виды.

При покупке компьютера или ноутбука у Вас в любом случае будет установлена стандартная звуковая карта в материнскую плату. Часто ее хватает обычным рядовым пользователям, которым не важно качество звука и которым нужно просто чтобы был звук.

Интересный факт : Около 15 лет назад в материнскую плату не вставлялись стандартные звуковые карты, и приходилось покупать таковую отдельно. Потому как просто некуда было подключать колонки (наушники).

Музыкантам и аудиофилам не подойдет встроенная звуковуха, поэтому рано или поздно у них встает вопрос о том, чтобы купить дополнительную звуковую карту. Любая, даже самая бюджетная внешняя звуковая карта сделает звук намного насыщеннее и ярче.

Конечно, в первую очередь, Вы должны определиться, для чего Вам нужна звуковая карта. А уже исходя из этого - можно выбирать конкретный аппарат.

Для чего обычно может потребоваться звуковая карта:

• Необходимо просто больше разъемов (входов и выходов).
• Хотите качественный звук в играх.
• Для прослушивания музыки.
• Для звукозаписи и обработки звука (для музыкантов).
• Для просмотра фильмов.
• И т. д.

Виды звуковых карт

Чтобы знать, как выбрать звуковую карту , необходимо понимать, что их все условно можно разделить на 2 категории:

1. Музыкальные . Такие устройства предназначены, главным образом, для музыкантов, звукорежиссеров - для людей, которым приходится работать с записью и обработкой звука. Такие звуковухи стоят дороже других карт.
2. Мультимедийные . Данные модели подойдут для обычных пользователей: для просмотра фильмов, для игр, для записи видео, для обычного прослушивания музыки. Такие аппараты более распространены и дешевле музыкальных.

Кроме того, звуковые карты также делятся на следующие типы:

Стоит заметить, что если Вы выбираете звуковую карту для ноутбука (или же планшета), то тут стоит остановиться на внешнем аппарате. Внутреннюю карту Вы просто никуда не сможете подключить.

Звуковые выходы

Чем больше звуковых выходов, тем больше устройств можно подключить к звуковой карте. Конечно, каждому пользователю необходимо свое количество разъемов. Поэтому определитесь сперва, для чего Вам нужно звуковая карта, чтобы прикинуть, какое количество звуковых выходов Вам необходимо.

В идеале как минимум в звуковой карте должны присутствовать следующие разъемы:

1. Вход для микрофона.
2. Выход для наушников.
3. Разъем S/PDIF. S/PDIF - можно подключить различные девайсы. Считается, что именно при подключении через этот разъем можно получить более качественный звук.
4. Линейный выход.
5. Миди входы и выходы (если Вы планируете подключать миди-устройства, такие, как или синтезаторы.

Какой разъем для чего нужен:

Наличие предуселителей для наушников и микрофона

Перед тем, как выбрать звуковую карту , обратите внимание, что есть аппарата, которые оснащены встроенными предуселителями для наушников и микрофона, а есть и без предуселителей.

Что такое предуселитель? Дело в том, что, например, микрофон сам по себе слабенький, и чтобы его записать - необходим предуселитель.

Если Вам действительно важно качество звука (как при записи, так и при прослушивании), лучше возьмите звуковуху без предуселителей, а докупите таковые отдельно, потому как встроенные предуселители не очень хорошего качества. Но учтите, что отдельные предуселители будут занимать дополнительное место. Тут уже сами решайте, что для Вас является главным.

Наличие встроенного ASIO драйвера

При выборе звуковой карты обязательно проверьте или спросите у продавца, есть ли в аппарате встроенный ASIO драйвер. Что это такое?

Это специальный протокол, который нужен для минимизации задержки звука при его передачи с звуковой карты на компьютер.

Например, когда Вы играете на гитаре (через звуковуху в компьютер) Вы сначала ударяете по струнам, а звук в колонках слышите через некоторое время (даже доли секунды - и уже можно услышать, как звук отстает). Или когда Вы играете на может происходить то же самое: сначала нажимаете на клавишу - а звук слышите в колонках спустя время.

Так вот, ASIO драйвер минимизирует эту задержку до такой степени, что Вы ее не услышите. То есть, она, конечно, будет, но такой минимальной, что человеческое ухо ее не услышит.

Так что если для Вас это актуально - убедитесь в наличие такого драйвера при выборе звуковой карты. В противном случае Вам придется дополнительно устанавливать ASIO драйвер уже на программу, в которой Вы будете работать, что не всегда удобно.

Совместимость с Вашим ПО

Бывают такие проблемы, когда Вы купили звуковую карту, подключили - но она не хочет работать с Вашей операционной системой, либо с программой, в которой Вы работаете как музыкант.

Поэтому заранее поинтересуйтесь и удостоверьтесь, что звуковая карта не будет конфликтовать с Вашим ПО. В крайнем случае не постесняйтесь спросить об этом у продавца.

Как выбрать звуковую карту: цена

Конечно, сложно говорить о ценах на ту или иную модель, так как цена зависит от множества факторов: от типа аппарата, от производителя, количества входов-выходов, от качество звуковой карты.

Можно только сказать, что музыкальные звуковые карты стоят дороже, чем мультимедийные, потому как первые - более требовательны к качеству звука.

Самая дешевая и примитивная звуковая карта может обойтись Вам буквально в 100 рублей . Например, такая, из Китая ():

Конечно, существенного улучшения качества звука от этого интерфейса не ждите. Разве что Вы получите пару дополнительных разъемов, и все. Тем более, за такие деньги, тем более, из Китая 🙂 Но для тех, кто хочет побаловаться, это вариант может подойти.

Звуковая карта среднего качества, нормальная, может стоить порядка 10-15К рубле й.

Профессиональные же звуковые карты, особенно, для профессиональных музыкантов и звукорежиссеров, могут стоить очень дорого, вплоть до 300К рублей , и даже выше.

Заключение

Вот мы и немного разобрались в таком вопросе - как выбрать звуковую карту . Можно сделать такой вывод, что перед тем, как купить данный аппарат, необходимо четко понимать, для чего Вам он нужен. Исходя из этих целей и стоит выбирать звуковую карту.

Уделите выбору звуковой карты достаточное внимание, не поленитесь. Не стоит сразу бежать в магазин и покупать первую попавшуюся модель. Также не забудьте изучить технические характеристики понравившегося аппарата.

Знаете, на какие критерии еще нужно обратить внимание при выборе звуковой карты? Пишите в комментариях!

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:

1. звукозаписывающее устройство (микрофон) – система обработки (компьютер);
2. система обработки (компьютер) – звуковоспроизводящее устройство (колонки, наушники);
3. гибриды 1 и 2.

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.

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.

Прим. Ред.: Если вы музыкант, и не хотите разбираться во всех сложностях современной обработки — заказывайте сведение и мастеринг в нашей студии, и мы сделаем все необходимое, чтобы Вы получили качественный материал! ->

Домашний компьютер как персональный центр развлечений, конечно не может обойтись без звука. Когда-то очень давно единственным звуком, который издавал компьютер, был назойливый писк, производимый крохотным динамиком внутри корпуса компьютера. Прошло время, этот динамик по-прежнему есть в каждом системном блоке, но теперь его предназначение совсем другое - по его сигналам можно выяснить, какие именно неисправности связаны с компьютером. А вот прослушивание музыки, просмотр фильмов, грохот космической войны в компьютерной игре - для всего это­го понадобится аудиокарта («»).

Аналогично видеокарте звуковая карта может быть как внешней, продаваемой отдельно, так и внутренней, когда на системной плате размещается специаль­ная микросхема, выполняющая все функции аудиокарты. Фактически в на­стоящее время очень сложно найти системную плату, в которой отсутствует эта аудиомикросхема. Вернемся к рис. 1.7. Все эти аудиоразъемы, расположен­ные на задней панели корпуса компьютера, означают, что в системную плату встроена соответствующая аудиомикросхема. При этом микросхема выполня­ет лишь часть функций по обработке и передаче звука, а другая их часть воз­лагается на центральный процессор или набор микросхем. Самая популярная архитектура встроенной аудиосистемы называется АС’97 . Если вам встретится это название, будьте уверены - речь идет о встроенной в системную плату ау-диомикросхеме, благодаря которой вам, в принципе, не понадобится приобре­тать отдельную звуковая карта. Однако не все так просто.

Зачем нужна внешняя звуковая карта?

Действительно, если в системной плате уже есть аудиомикросхема , зачем может понадобиться приобретать какую-то внешнюю, да еще и наверняка дорогую, карту? Ответ здесь так же прост, как и при выборе встроенной или отдельной видеокарты - качество и скорость. Качество звука , выдаваемого встроенными аудиомикросхемами , очень посредственное. Нет, они позволяют слушать музыку, играть в игры, подключать внешние колонки и любые наушники или микрофоны, но любители действительно чистого и глубокого звука будут крайне недовольны. Их возмутят и шумы в наушниках (поскольку аудиомикросхема расположена на системной плате, она очень чутко реагирует на все происходящие в ней процессы), и «плоский», неинтересный звук, которому не поможет никакой эквалайзер.

Если вы действительно поклонник качественного звука и хотите исполь­зовать с компьютером дорогие наушники или аудиосистему, без внешней аудиокарты вам не обойтись. Внешняя аудиокарта содержит собственный процессор, который не только освобождает центральный процессор ком­пьютера от задач, связанных с обработкой звука, но и обеспечивает дей­ствительно качественное звучание, поддержку многоканального звука (если вы захотите подключить, к примеру, 5 колонок и низкочастотный ди­намик ), трехмерных звуковых эффектов, различных разъемов, в том числе оптических, и т.д. Чтобы отличить качество звучания встроенной аудио-микросхемы от внешней аудиокарты, не нужно быть Моцартом, настолько это будет очевидным. Однако, чтобы насладиться всеми преимуществами аудиокарты, вам понадобится, во-первых, качественный аудиоматериал , а также достойные наушники или аудиосистема, иначе на, к примеру, про­стых пластиковых наушниках вы никакой разницы не ощутите.

Фактически монополистом на рынке звуковых карт является компания Creative и ее аудиоадаптеры Sound Blaster , что не удивительно, ведь именно благодаря Creative когда-то качественный звук появился в доселе «немом» компьютере. При этом Sound Blaster является общим, исторически сложив­шимся названием аудиокарт от Creative, в то время как реальные модели называются Audigy или X-Fi.

Звуковые карты серии Audigy 4 и Audigy 6 в настоящий момент несколько устарели, однако по-прежнему обеспечивают великолепное качество звуча­ния. В свою очередь, звуковые карты Creative X-Fi (и их различные разновид­ности, такие как X-Fi Platinum или X-Fi ExtremeMusic, о различиях между которыми мы поговорим в главе 5) представляют собой одни из самых вы­сококачественных аудиокарт на данный момент. Некоторые аудиокарты кроме собственного процессора содержат и собственную оперативную па­мять, которая может пригодиться в различных компьютерных играх, под­держивающих эту функцию.

Для работы как видео, так и аудио карты требуется - специальная программа, благодаря которой операционная система выясняет, как именно она может взаимодействовать с тем или иным устройством.