Диапазон звуковых частот, который способен слышать человек в очень большой степени зависит от индивидуальных особенностей конкретного человека, его возраста, накопленного опыта распознавания звуков, постоянного общения со звуком. В среднем человек воспринимает звук в диапазоне 20 – 20000 Гц. Колебания очень низкой частоты (инфразвук) воздействуют на человека, хотя он их не слышит, а многие животные слышат инфразвук (особенно собаки). Органы слуха у человека стереофонические, т. е. правое и левое ухо воспринимают звук независимо, поэтому человек способен выделять нужный звуковой сигнал и определять направление на источник сигнала.
Человек воспринимает без болевых ощущений звук громкостью до 120 дБ, а при 150 дБ происходит повреждение органов слуха. На частоте звука 10 Гц порог слышимости равен 40дБ, а на частоте 10 кГц – 20 дБ. Наукой установлено, что человек определяет направление на источник звука примерно по одиннадцати параметрам, а современные звуковые технологии объемного звука имитируют только три из них. В реальной звуковой обстановке присутствуют эффекты искажающие звук: эхо, реверберация, поглощение и др. Современные технологии трехмерного звука лишь в небольшой степени способны моделировать эти процессы. Вся музыкальная культура построена на использовании гармонических колебаний (в основном реальный звук состоит из гармоник). В музыке интервал изменения основного тона нотного ряда в два раза обозначили термином «октава» (например, нота «до» второй октавы звучит на удвоенной частоте ноты «до» первой октавы). Средний человек воспринимает диапазон в 10 октав. За счет гармонических колебаний формируется полный частотный диапазон практически всех музыкальных инструментов. При обработке звука (даже цифровыми методами) неизбежно вносятся гармонические искажения в исходный сигнал.
На компьютере обработка звука ведется цифровыми методами, так как обеспечить практически стопроцентную повторяемость звука от любой копии записи, можно только на цифровых устройствах, но, в конечном счете, самая сложная цифровая обработка звука заканчивается формированием аналогового сигнала, который превращают в звук. Исходный звук оцифровывают методом импульсно-кодовой модуляции (PCM - Pulse Code Modulation), при котором, например, с частотой дискретизации (принятой для CD-ROM) 44100 Гц в цифровом виде (16 двоичных разрядов обеспечивают охват диапазона 0 - 96 дБ) регистрируется текущая амплитуда звуковой волны. Уровень шумов дискретизации SNR (Signal/Noise Ratio) обычно равен 65-77 дБ и очень сильно зависит от формы и спектра оцифровываемого сигнала. Алгоритм обработки звуковых сигналов в мозге человека очень сложен, существующий метод сжатия, используемый в формате записи звука MPEG Audio Layer 3, упрощенно иммитирует итоговый результат работы мозга при обработке звука.
Оцифровывает звуковой и превращает цифровой сигнал обратно в аналоговый - кодек, включающий аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи. Кодек выполняет одну из основных функций звуковой карты. Все сигналы, проходящие через звуковой тракт, проходят обработку в кодеке. Исключением является выход Digital Out, на который сигналы поступают, минуя кодек. Качество кодека во многом определяет качество звуковой карты в целом. Практически во всех современных звуковых картах используют кодеки, в которых оцифровка (и восстановление) аналогового сигнала происходит методом адаптивной импульсно-кодовой дельта-сигма-модуляции. С целью сжатия информации в звуковом файле хранят особым образом обработанные разности величин соседних выборок, полученных при дискретизации сигнала.
Цифровой сигнальный процессор (DSP) является центром управления звуковой карты, который отвечает за связь интерфейсом. DSP управляет обменом данных с другими блоками звуковой карты, применяет к сигналу особые алгоритмы обработки для наложения звуковых эффектов, имитации объемного звука, формирования сигнала Dolby Digital и т. д. Современный DSP должен уметь обрабатывать одновременно два потока данных - один на запись, другой - на воспроизведение (т. е. поддерживать работу в режиме полного дуплекса).
Современная звуковая карта имеет 16 битный стереофонический цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи, обеспечивает запись и воспроизведение стереозвука с качеством лазерного диска (частота преобразования 44 100 Гц), поддерживает возможность одновременной записи и воспроизведения звука (полный «дуплекс») и имеет в наличии синтезатор, использующий технологию волнового табличного синтеза (Wаvе Таblе).
В связи с распространением игр под операционную систему Windows, поддерживающих прикладную библиотеку Direct Sound фирмы Microsoft, появилась необходимость обрабатывать звук не программно, а аппаратно, иначе становится заметно «торможение» звукового сопровождения. Дело в том, что множество звучащих одновременно потоков смешиваются и обрабатываются одновременно. Технология Direct Sound способна переложить эту трудоемкую работу на плечи звукового ускорителя. Таким образом, сегодня наряду с давно известным понятием «видео-ускоритель» появилось сравнительно новое - «аудио-ускоритель» или «процессор звука».
Базовые наборы микросхем используемые при изготовлении звуковых карт в основном и определяют возможности аудиоустройства. От производителя звуковой карты зависит выбор базовых наборов микросхем известных, или малоизвестных и фирм, количество входов и выходов на карте, наличие дополнительных возможностей и прочие параметры. Большое значение имеет качество драйвера, совместимость с имеющимся программным обеспечением, с операционной системой и сложившимися стандартами. Современные базовые наборы микросхем обработки звука обычно используются в непрофессиональных аудио-картах. Для профессиональной качественной обработки звука существуют специальные дорогостоящие компоненты.
Версия сайта для слабовидящих