Звуковые карты мультимедийных комплексов Звуковая карта
Звуковая карта, звуковой адаптер, звуковая плата (sound board, sound card) — это плата, позволяющая с помощью компьютера записывать и воспроизводить звуки, синтезировать музыку, управлять внешней акустической аппаратурой, подключенной к компьютеру. Все звуковые карты по назначению можно разделить на три группы: чисто звуковые, чисто музыкальные и комбинированные.
Чисто звуковые карты позволяют только записывать или воспроизводить непрерывный звуковой поток, наподобие магнитофона. Вся работа по запоминанию записываемого и подготовке воспроизводимого потока возлагается на программное обеспечение. Некоторые платы имеют встроенные сигнальные процессоры для обработки звука в процессе его записи или воспроизведения.
Чисто музыкальные карты (платы) содержат только музыкальный синтезатор. Такие платы ориентированы, прежде всего, на генерацию относительно коротких музыкальных звуков по командам от центрального процессора; при этом звуки либо создаются заново, либо воспроизводятся звуки, цифровые коды которых были заранее помещены в память синтезатора. Музыкальные платы не имеют возможности записи звука и не рассчитаны на воспроизведение непрерывного звукового потока. Некоторые музыкальные платы содержат эффект-процессор для обработки создаваемого звука.
Комбинированные, или звукомузыкальные, звуковые карты располагают блоком цифровой записи/воспроизведения, называемым также цифровым каналом, или трактом, блоком музыкального синтезатора и блоками, осуществляющими регулирование уровней, коммутацию, усиление и сведение звуковых сигналов.
Методы синтеза звуков
Принципиально разных методов синтеза всего два. На заре развития компьютерный музыки был разработан метод частотной модуляции (или FM-синтез, от английских слов Frequency Modulation). Суть его в том, что один генератор электрических колебаний создает волну определенной формы и частоты. На эту же волну накладываются колебания от другого генератора, которые изменяют во времени, т.е. модулируют параметры первой волны. В результате и синтезируется звук с необходимыми тембрами. Поскольку схемы соединения генераторов, а также параметры колебаний каждого из них (частота, амплитуда и закон изменения во времени) могут быть самыми разнообразными, то и количество синтезируемых тембров и всевозможных звуковых эффектов теоретически не ограничено.
В этом заключается главный плюс FM-синтеза, на основе которого работали первые электромузыкальные инструменты. Главный его минус в том, что практически нельзя добиться точной имитации живого звука — очень уж много такой звук имеет тонких, едва уловимых оттенков. Поэтому звучание кажется не совсем естественным, сугубо компьютерным и в настоящее время встречается разве что в музыкальных сопровождениях к компьютерным играм.
Второй метод, появившийся в начале восьмидесятых годов, получил название sampling, что в буквальном переводе с английского означает «отбор образцов». Суть этого способа заключается в том, что для синтеза используется заранее записанный фрагмент натурального звука. Такие образцы живого звучания, которые находятся в памяти компьютера, называются сэмплами.
Для экономии памяти сэмплы обычно хранятся в виде отдельных фаз: начало звука (атака), стационарная фаза (поддержка), завершение звука (затухание) (рис. 5 .1).
Рис. 5.1 — Осциллограмма формирования звука
При исполнении сэмпла фазы начала и конца звука воспроизводятся без изменений, а стационарная фаза как бы зацикливается на требуемое время (пока, например, нажата клавиша рояля или продолжается дыхание в мундштук трубы). Сюда же могут быть отнесены различные приемы игры, отражающие специфическую динамику звукоизвлечения, как то: игра на рояле с использованием педали — и без нее, сильный удар по струне гитары — и мягкое ее касание. В общем, набор сэмплов слегка напоминает хранящиеся в холодильнике полуфабрикаты, из которых опытный музыкант легко приготовит звуковое блюдо на любой вкус.
У последнего метода есть еще другое (хотя и не совсем правильное) название — волновой синтез. А закодированные наборы сэмплов называются волновыми таблицами (по-английски Wave Table). Поэтому о звуковых картах, в которых реализован рассмотренный метод, говорят, что они поддерживают WT-синтез.
Очевидно, WT-синтез выгодно отличается от FM-синтеза тем, что позволяет добиться естественного звучания самых разных музыкальных инструментов, причем высокого качества CD-дисков, и потому получил основное направление в компьютерной музыке.