Слайд 1Звуковые карты
Что, как и где
Слайд 2История создания
Шины и слоты
Устройство
Образцы звука
Слайд 3История создания
История компьютерного звука берет свое начало с самого первого IBM
PC, который появился в продаже в далеком 1981 году. Однако разработчики IBM PC позиционировали свое детище исключительно как деловой компьютер, поэтому обеспечению достойного звука не было уделено должного внимания.
Слайд 4История создания
Все, на что был поначалу способен IBM PC с его
PC Speaker’ом – это однобитный звук, который выходил через встроенный писклявый динамик..
Слайд 5История создания
По мере распространения IBM PC морально устаревшему PC Speaker’у однозначно
требовалась замена, и спустя несколько лет, в середине 80-х, на нем наконец появилась первая полноценная 8-битная звуковая плата AdLib Music Synthesizer от компании AdLib, в основе которой лежал чип Yamaha YM3812 (который изначально использовался для игрушечных музыкальных инструментов Yamaha).
Слайд 6История создания
Однако плата представляла собой всего лишь частотный синтезатор и поэтому
позволяла воспроизводить музыку только в формате MIDI (не более 15 инструментов). Ни о какой записи звука или полноценной музыке тогда не шло и речи, но первый шаг на пути эволюции уже был сделан.
Слайд 7История создания
У платы AdLib был существенный недостаток – сравнительно высокая для
того времени цена, в связи с чем многие не могли себе позволить раскошелиться на подобное приобретение, да и к тому же, например, в России она была большой редкостью. Решение проблемы оказалось весьма простым – появились самодельные звуковые платы под названием «Covox».
Слайд 8История создания
При качественной сборке они по своим характеристикам не многим уступали
AdLib’у. Covox подключалась к параллельному порту (LPT), звук подавался через усилитель на любой динамик, а спаять подобную плату человеку, не понаслышке знакомому с паяльником, было не так уж и сложно.
Слайд 9История создания
У этой платы были и свои недостатки, такие как внушительная
загрузка процессора и явно нестандартный способ подключения.
Слайд 10История создания
Также немаловажную роль в развитии компьютерного звука сыграла фирма Roland.
В 1983 г. ею совместно с Yamaha, Korg и еще некоторыми фирмами, выпускавшими синтезаторы, был разработан формат MIDI, созданный для стандартизации интерфейса управления синтезаторами.
Слайд 11История создания
Благодаря грамотной политике распространения формат за весьма короткие сроки стал
общемировым стандартом. И уже спустя несколько лет компания Roland выпустила собственную звуковую плату для персональных компьютеров под названием Roland MPU-401. Несмотря на внушительную стоимость (около $500) плата получила широчайшее распространение, и даже многие музыканты, до того времени не желавшие ничего слышать о ПК, обратили свои взгляды на эту платформу.
Слайд 12История создания
У плат AdLib и Covox был ряд существенных недостатков, из-за
которых они не могли получить должного распространения в широких массах, и как раз тогда на арену вышла компания, впоследствии ставшая задающей законы моды среди звуковых устройств. Ей стала фирма Creative со своей второй звуковой платой Sound Blaster, которая была представлена общественности в 1989 году (первая разработка компании, плата Game Blaster, 1988 года выпуска, по причине высокой стоимости и поддержки лишь немногими разработчиками успеха не имела).
Слайд 13История создания
На одной плате теперь одновременно содержались и FM-синтезатор, и ЦАП/АЦП.
Однако за неимением у Creative собственных разработок чипов, для платы была взята микросхема от AdLib’а (Yamaha YM3812), вследствие чего Sound Blaster во многом походил на своего предшественника. Но плата от Creative, помимо проигрывания звука (8 бит/22 кГц), теперь позволяла еще и записывать (8 бит/11 кГц). Плюс ко всему, широкому распространению платы способствовала ее скромная цена. поначалу в Creative практически не заботились о патентовании собственных изобретений, вследствие чего подавляющее большинство плат от сторонних производителей были с незначительными изменениями просто «слизаны» с Sound Blaster’а. Таким образом, название Sound Blaster стало практически нарицательным для огромного семейства звуковых плат.
Слайд 14История создания
Эпоха стереофонического 16-битного звука началась с появлением платы Sound Blaster
PRO. Однако назвать данную плату полноценной стерео можно было лишь с некоторой оговоркой – стереозвук позволялось воспроизводить лишь с урезанной частотой 22 кГц.
Sound Blaster 16
Sound Blaster PRO
Слайд 15История создания
Окончательный переход на 16-битный стереозвук завершился с выходом в продажу
платы Sound Blaster 16. Ее распространению также способствовал тот факт, что спустя некоторое время после выхода платы Microsoft была выпущена первая версия API для работы со звуком под названием DirectSound.
Слайд 16История создания
Мощным стимулом к продолжению развития цифрового звука стали компьютерные игры.
Именно тогда начались первые попытки создать объемный звук. Пионером в этой области выступила малоизвестная на тот момент компания Aureal, разработавшая в 1997 году собственную технологию трехмерного звука A3D.
Слайд 17История создания
Немногим позже для продвижения новой технологии компанией была выпущена аудиоплата
под названием Aureal Vortex (сердцем которой являлся аудиопроцессор Vortex (AU8810) – также собственная разработка компании).
Слайд 18История создания
Creative откровенно не устраивало то, что не они стали первыми
в новой перспективной отрасли, поэтому в скором времени в Creative принялись за разработку собственной технологии. Таким образом, в итоге в середине 1999 года вышли расширение стандартного API DirectSound 3D под названием EAX (Environmental Audio eXtensions) и новый аудиопроцессор EMU10K1.
Слайд 19История создания
Появившаяся технология была впервые опробована на ставшей позднее легендарной аудиоплате
Sound Blaster Live! После выхода системы EAX последовала непродолжительная борьба форматов EAX и A3D, в которой проигравшей стороной вполне закономерно оказалась меньшая компания – Aureal, которая после этого была вынуждена вместе со всеми своими разработками продаться Creative. После этого разработки Aureal послужили для дальнейшего совершенствования системы EAX.
Слайд 20История создания
С появлением нового поколения звуковых плат обозначился всеобщий переход на
новую шину PCI, пришедшую на замену морально устаревшей ISA. Шина PCI позволила передавать данные со скоростью 100 Мб/сек и даже более, что открывало огромный простор для дальнейшей эволюции звуковых плат.
Слайд 21Шины
ISA (от англ. Industry Standard Architecture, ISA bus, произносится как ай-сэй) — 8-
или 16-разрядная шина ввода/вывода IBM PC-совместимых компьютеров. Служит для подключения плат расширения стандарта ISA. Конструктивно выполняется в виде 62-х или 98-контактного разъёма на материнской плате
Слайд 22Шины
PCI (англ. Peripheral component interconnect, дословно — взаимосвязь периферийных компонентов) — шина
ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Развитием стандарта PCI занимается организация PCI Special Interest Group.
Слайд 23Шины
PCI Express, или PCIe, или PCI-E (также известная как 3GIO for
3rd Generation I/O; не путать с PCI-X и PXI) — компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.
Слайд 24Шины
PCI-X 1.0 — расширение шины PCI64 с добавлением двух новых частот
работы, 100 и 133 МГц, а также механизма раздельных транзакций для улучшения производительности при одновременной работе нескольких устройств. Как правило, обратно совместима со всеми 3.3В и универсальными PCI-картами.
Слайд 25Устройство
Звук это аналоговый сигнал; он может принимать любое значение в бесконечном
ряду. Компьютеры работают с дискретными величинами. Звуковые карты используют устройство известное как Аналогово-Цифровой Преобразователь (A/D или ADC или АЦП) для преобразования напряжений соответствующих звуковым волнам в численные значения, которые могут быть сохранены в памяти.
Слайд 26Устройство
Процесс аналогово-цифрового преобразования, известный как дискретизация, производит некоторую ошибку. Два фактора
являются ключевыми в определении. Скорость дискретизации -- это количество дискретизаций делаемых в единицу времени (обычно измеряется в дискретизаций в секунду или Герцах). Размер дискретизации -- это диапазон значений используемых для представления каждого дискрета, обычно измеряется в битах. Больший размер дискрета -- будет производить более точный оцифрованный сигнал.
Слайд 27Устройство
В большинстве звуковых карт используют 8 или 16-битные дискреты при скорости
дискретизации от 4000 до 44000 дискретизаций в секунду. Дискретизация может быть одноканальной (моно) или двухканальной (стерео).
Слайд 28Устройство
FM синтез это старая технология для создания звука. Он основан на
объединении различных волновых форм (например синусоидальной, треугольной, квадратной). FM синтез проще для реализации на оборудовании с ЦАП, но более трудный в программах и менее гибкий.
Слайд 29Устройство
Волновой (Wavetable) синтез объединяет гибкость ЦАП с многоканальными способностями FM синтеза.
В этой схеме оцифрованные голоса могут быть загружены в выделенную память и затем проиграны, объединены и изменены с маленькой загрузкой процессора. Все современные звуковые карты поддерживают волновой синтез.
Слайд 30Устройство
MIDI стандарт (stands) для Цифрового Интерфейса Музыкальных Инструментов (Musical Instrument Digital
Interface), и это стандартный протокол оборудования и программного обеспечения для возможности соединения (обмена информацией) музыкальных инструментов друг с другом. События посылаемые сквозь шину MIDI могут также сохранятся в MIDI-файлах для последующего редактирования и проигрывания.
Слайд 31Устройство
MOD-файлы являются общим форматом для компьютерного звука. Кроме информации о проигрываемых
музыкальных нотах, файлы содержат оцифрованные данные для инструментов (или голосов). MOD-файлы изначально появились на компьютерах Amiga, но могут быть проиграны на других системах, включая Linux, с помощью соответствующего программного обеспечения.
Слайд 32Звучание Intro игры Secret of Monkey Island
на разных звуковых картах
годов выпуска.
IBM PC Speaker (1981)
IBM PCjr/Tandy (1983)
AdLib(1987)
Game Blaster(1988)
Roland LAPC-1/MT-32 (1988)
Gravis Ultrasound (1991)
Roland SCC-1 MIDI (1992)
SB 16 Wave Blaster/AWE-32(1993)
Sound Blaster AWE32
Образцы звука