Цифровой аудиоканал
3.4.2. Цифровой аудиоканал
Кроме стандартного канала управления звуком, фактичес- ки стандартизованными являются средства работы с аудио- сигналом, имеющиеся на плате Sound Blaster фирмы Creative Labs (табл. 3.4). Звуковые карты обычно имеют 16-битную шину ISA (8-битные нежелательны), PCI или PC Card, новые модели поддерживают РпР. Звуковая кар- та в своем составе имеет цифровой канал записи-воспроиз- ведения моно- и стереофонического сигнала, микшер, син- тезатор и MIDI-порт.
Цифровой аудиоканал обеспечивает возможность моно- или стереофонической записи и воспроизведения аудиофайлов с уровнем качества от кассетного магнитофона до аудио-CD. Запись производится оцифровкой сигнала с частотой диск- ретизации 5-44,1 кГц. Разрядность используемых ADC и DAC (аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразо- вателей) варьируется от 8 до 16 бит. Более совершенные схе- мы имеют встроенные средства компрессии сигнала, на- пример, по методу адаптивной дельта-импульсно-кодовой модуляции (ADPCM). В этом случае в цифровом виде хра- нятся не значения выборок, а специальным образом обрабо- танные разности величин соседних выборок, что позволяет (при сохранении качества) значительно уменьшить объем записи. Компрессия аудиосигнала применяется, например, в кодеках MPEG и голосовых модемах. На стандартных аудио-CD компрессия не применяется.
Для передачи потока данных по шине в цифровой аудиока- нал и обратно используются 8- и/или 16-битные каналы DMA. Звуковой канал использует аппаратные прерывания и порты ввода/вывода. Для организации телефонной связи по сети (например, IPhone) нужен полнодуплексный режим (Full Duplex), реализуемый далеко не на всех картах.
| Адрес* | R/W | Назначение | |||
| SB+0 (388Ь) | R | FM music status | |||
| SB+0 (388h) | W | FM music address register | |||
| SB+1 (389h) | W | FM music data register | |||
| SB+2 (38Ah) | W | Advanced FM music address register | |||
| SB+3 (38Bh) | W | Advanced FM music data register | |||
| SB+4 | W | Mixer, I/O setup address register | |||
| SB+5 | R/W | Mixer, I/O setup data register | |||
| SB+6 | W | DSP reset | |||
| SB+8 | W | FM music address register | |||
| SB+9 | W | FM music data register | |||
| SB+OAh | R | DSP read data | |||
| SB+OCh | W | DSP write data or command | |||
| SB+OCh | R | DSP write buffer status | |||
| SB+ODh | R | DSP timer interrupt clear | |||
| SB+OEh | R | DSP data available status | |||
| SB+OFh | R | 16-bit voice interrupt clear | |||
| SB+(10h...l3h) | Reserved | ||||
| MPU+0 | R/W | MPU-401 data | |||
| MPU+1 | R | MPU-401 status | |||
| MPU+1 | W | MPU-401 command |
* 38xh - адреса регистров FM music для плат Adiib. SB - базовый адрес Sound Blaster (220h, 240h, 260h, 280h). MPU - базовый адрес MIDI-порта (300h, 330h).
Оцифрованный звук хранится в файлах. Размер файла за- висит от длительности записи, разрядности преобразования, частоты квантования и количества каналов (моно или сте- рео). Эти файлы редактируются ПО, которое позволяет вы- вести на экран подобие осциллограмм записанных сиг- налов.
Микшер с программным управлением обеспечивает регули- ровку входных и выходных сигналов, а также настройку тем- бра по низким и высоким частотам. Микшер позволяет сме- шивать входные сигналы от нескольких источников.
Синтезатор обеспечивает имитацию звучания музыкальных инструментов и воспроизведение различных звуков. В зву- ковых картах в основном используют два метода синтеза - частотный и волновой.
FM Music Synthesizer - синтезатор с частотной модуляцией (Frequency Modulated) имеет несколько каналов (голосов). Каждый канал содержит несколько синусоидальных гене- раторов (операторов), управляющих параметрами (часто- та, амплитуда) друг друга. Частотный синтезатор при не- большом числе операторов не обеспечивает хорошего синтеза.
Более совершенные платы имеют WT Music Synthesizer - синтезаторы на основе таблицы волн (Wave Table) - их на- зывают также волновыми синтезаторами, - хранящие в сво- ей постоянной памяти образцы некоторых звуков натураль- ных инструментов. При воспроизведении звука выходной сигнал пересчитывается встроенным процессором на соот- ветствующие параметры частоты и амплитуды. Для хране- ния большего количества образцов возможна установка ОЗУ. Волновые синтезаторы обеспечивают высокое каче- ство синтеза.
Для подключения внешних MIDI-устройств звуковые кар- ты имеют порт MIDI (Musical Instrument Device Interface). Интерфейс - токовая петля с питанием от передатчика и гальванической развязкой входных цепей приемника (см. главу 2) - выведен на контакты 12, 15 разъема игрового адап- тера. Обычно MIDI-порт эмулирует UART MPU-401, ис- пользующий два порта ввода/вывода и прерывание.
Для создания специальных эффектов (хор, реверберация и т. п.) на более сложных звуковых картах применяются про- цессоры обработки сигналов DSP (Data Signal Processor).
Звуковая карта имеет набор разъемов для подключения вне- шних сигналов (входные - микрофон, линейный вход, CD- ROM; выходные - линейный выход, выход на колонки или наушники), некоторые платы имеют цифровой вход от CD- ROM. Встроенный усилитель имеет мощность до 4 Вт на ка- нал. Колонки (Speakers) для PC имеют специальный маг- нитный экран или улучшенную конструкцию магнитной системы динамиков, чтобы предотвратить воздействие маг- нитного поля на монитор. Активные колонки (Active Speakers) имеют встроенный усилитель и требуют внешнего питания. Полоса частот колонок PC недостаточна для Hi-Fi воспроизведения. Более качественные системы имеют две колонки для средних и высоких частот и одну большую (саб- вуфер) - для низких.
Для выдачи MIDI-команд существуют специальные MIDI- клавиатуры, простейшие фиксируют и передают только факт нажатия-отпускания клавиш, более сложные имеют динами- ческие датчики, реагирующие на силу и скорость нажатия. Динамическая клавиатура в сочетании с хорошим WT-син- тезатором обеспечивает достаточно полную имитацию фор- тепиано и других инструментов. MIDI-интерфейс имеют многие профессиональные и полупрофессиональные клавиш- ные синтезаторы.
Подключение к звуковой карте внешних устройств осуще- ствляется через малогабаритные стереоразъемы - "джеки" (Jack) - на задней панели:
si Line In - линейный вход от магнитофона, тюнера, проиг- рывателя, синтезатора и т. п. Чувствительность поряд- ка 0,1-0,3 В.
йй Micin - микрофонный вход, чувствительность 3-10 мВ.
Line Out - линейный выход сигнала на внешний усили- тель или магнитофон, уровень сигнала порядка 0,1-0,3 В.
Speaker Out - выход на акустические системы или голов- ные телефоны. Подключать к нему внешний усилитель
мощности нецелесообразно, поскольку здесь искажения больше, чем на линейном выходе.
Ґs Joystick/MIDI - разъем подключения джойстика.
Для под- ключения MIDI-устройств необходим кабель-адаптер (см. Рисунок 2.16).
Для подключения внутренних устройств CD-ROM к анало- говым входам используются четырехштырьковые разъемы, различающиеся как шагом между выводами, так и их назна- чением. Часто ставят рядом несколько разъемов с параллель- но соединенными сигнальными контактами. Но это может не сработать, если кабель имеет другое расположение сигна- лов. Тогда можно переустановить контакты на разъеме ка- беля, для чего иголкой нажимают на фиксирующий выступ контакта, после чего контакт вытягивают в сторону кабеля и переставляют в другое гнездо. Сигнальные контакты аудио- входов см. на Рисунок 3.6. Разъем может иметь ключ с противо- положной стороны (по ошибке сборщика кабеля или по внут- реннему стандарту его производителя). Задача подключения облегчается тем, что требует правильной расстановки толь- ко двух сигнальных контактов. Контакты общего провода выделяются тем, что на плате соединяются с шиной, а на кабеле - с экраном. Положение левого и правого каналов аудио-CD в большинстве случаев непринципиально.
