Звук-это продольные волны сжатия и расжатия свободно распространяющиеся в воздухе или иной среде, поэтому звуковое давление непрерывно изменяется во времени и пространстве. Нижняя граница распознаваемых человеческим ухом частот составляет 16-20Гц , а верхняя 20КГц.
Запись звука-это сохранение информации о колебаниях звукового давления в момент записи. Звуковой сигнал м.б. представлен в аналоговой или цифровой форме. Для записи аналогового звукового сигнала на какие-либо компьютерные носители необходимо преобразовать его в цифровую форму. Для этого применяются АЦП (обратно ЦАП). Больщинство звуковых карт имеют в своем составе 3 блока:
1)блок цифрового тракта, ответственный за преобразование звука из аналоговой формы и обратно, а также обмен цифровым потоком с ЦП или с памятью;
2)блок музыкального синтезатора, построенному по частотно-модуляционному принципу (FM);
3)блок аналогового микщера, выполняющего смешивание сигналов, вышедших из 2 предыдущих блоков, а также с линейного и микрофонного входа карты.
Эти 3 блока функц-но полностью независимы и программируются отдельно друг от друга.
Цифровой тракт звуковой карты считается ее основным узлом, поскольку именно оно выполняет передачу и преобразование звука из внешней среды в компьютер и обратно. Для этого тракт имеет АЦП и ЦАП, между которыми размещена логика управления цифровым потоком. Поступающий на АЦП аналоговый звук в виде непрерывно изменяющегося звукового сигнала подвергается в нем дискретизации и квантованию. Дискретизация разбивает непрерывный сигнал на последовательность его мгновенных отсчетов, которые следуют с более высокой частотой не менее, чем удвоенный верхний предел частотного диапазона, а квантование кодирует уровень каждого отсчета целым числом 0-255 при 8-разр отцифровке, 0-65535 при 16-разр. Врезультате образуется поток чисел, величина которых описывает закон изменения исходного сигнала. Этот поток проходит через схему управления и может считываться оттуда непосредственно процессором через регистры карты, однако чаще всего применяется автоматическая передача напрямую в память в режиме DMA, при которой от процессора требуется настроить только начальный адрес и параметры передачи, остальное делает системный контроллер DMA и система управления цифрового тракта карты. Аналогичным образом работает обратный процесс, т.е. последовательность цифровых отсчетов, забираемая системой управления тракта карты из памяти компьютера подается в ЦАП, который преобразует числовые значения в уровни напряжения, а затем объединяет этих уровней в непрерывный звуковой сигнал, который снимается с выхода карты. Частота дискретизации определяет максимальную частоту записываемого или воспроизводимого сигнала. Так для записи-воспроизведения человеческой речи достаточно 6-8 КГц, а для качественной записи-воспроизведения музыки в режиме HI-FI частота должна быть не менее 44 КГц.
АЦП и ЦАП определяют разрядность представления цифрового сигнала (8,16 или 18 бит).
Динамический диапазон -выраженная в Дб отношение max и min уровней.
8-разрядные ЦАП и АЦП обеспечивают качество звука, близкое к качеству телефонной линии. Основная масса звуковых карт оснащена 16, 20 и 24-разрядными ЦАП и АЦП, последние обеспечивают студийное качество записи и воспроизведение звука. Электромузыкальный звуковой синтезатор звуковой подсистемы позволяет генерировать практически любые звуки, в том числе звучание реальных музыкальных инструментов. Принцип синтезирования заключается в воссоздании структуры музыкального тона. Созданный с помощью музыкального инструмента звуковой сигнал как правило имеет несколько временных фаз.
Технология создания звука или голоса инструмента заключается в след. С помощью цифрового устройства, использующего один из методов синтеза, генерируется сигнал возбуждения с заданной высотой звука. Сигнал возбуждения может иметь спектральные характеристики, максимально близкие характеристикам имитируемых инструментов на стадии поддержки. Сигнал возбуждения подается на фильтр, имитирующий АЧХ реального музыкального инструмента. На другой вход фильтра поступает сигнал амплитудно-огибающий, дающий характерный звук для данного инструмента. Можно дополнительно обработать сигнал с целью получения дополнительных спецэффектов(эхо в помещении, звучание хора).
Акустическая система является последним звеном звуковоспроизводящего тракта, непосредственно преобразующего звукеовой электрический сигнал в акустические колебания. Обычно акустическая система состоит из 2 колонок левого и правого канала для создания эффекта стереофонического звучания. Полная акустическая система содержит 6 колонок(2 фронтальных, центральный, 2 тыловых канала, канал сверхнизких частот). Вся эта система управляется программным обеспечением фирмы Dolby Digital.
