Основные понятия

версия для печати

Сергей Андрианов

29.07.02

Звуковая плата - многофункциональное устройство. Она может включать аналогоцифровой (АЦП или ADC) и цифроаналоговый (ЦАП или DAC) преобразователи, цифровой сигнальный процессор (ЦСП или DSP) FM-синтезатор, таблично-волновой синтезатор (WaveTable), микшер, интерфейс CD, темброблок, аудиопроцессор, усилитель мощности, микрофонный усилитель, а также другие устройства.

Звуковые платы принято подразделять на профессиональные и любительские (бытовые). Как правило, профессиональные платы имеют гораздо меньшую функциональность и не подходят для бытового использования (например, для компьютерных игр). Зато они позволяют работать со звуком высокого качества, чего о любительских , несмотря на очень высокие заявленные параметры, не скажешь.

Кроме того, между профессиональными и бытовыми звуковыми платами, как правило, существует разница в цене. В настоящее время граница раздела проходит в районе $200, хотя это и не значит, что бытовая плата ценой более $200 сразу переходит в разряд профессиональных.

Наиболее известной звуковой платой, установившей стандарт de facto, была Sound Blaster компании Creative Labs (SB). Она состояла из АЦП, ЦАП, FM-синтезатора, микшера, микрофонного усилителя и усилителя мощности. Плата была монофонической. Аналогоцифровая часть имела 8 разрядов и предназначалась для записи и воспроизведения звука. FM-синтезатор - для генерации музыкального звука, но качество синтеза при этом годилось только для озвучивания игр и “игрушечных” музыкальных инструментов. Собственно, с того времени генерация звуковых эффектов и фоновой музыки в играх осуществляется обычно различными блоками и, как правило, имеют отдельные регуляторы громкости. Эта звуковая плата подключалась к компьютеру по шине ISA.

Несколько позднее компания Creative Labs, законодатель моды в области бытовых звуковых плат, выпустила усовершенствованную плату - Sound Blaster Pro (SBPro), которая, сохраняя полную программную совместимость с SB, позволяла работать с более высокими частотами дискретизации и, самое главное, - была стереофонической. SBPro также стала стандартом de facto - последним стандартом на звуковые платы в DOS.

Следующий этап в развитии звуковых плат - переход с 8 разрядов аналогоцифровой части на 16. К тому времени на рынке было уже несколько игроков, предложивших 16-разрядные платы совместимые с SBPro, т.е. имеющие как стандартный 8-разрядный режим, так и уникальный 16-разрядный - свой собственный. Добавила путаницу и сама компания Creative Labs, выпустив 16-разрядную плату Sound Blaster 16, не совместимую с SBPro. Таким образом, почти единственной из 16-разрядных плат, не поддерживающей разработанный Creative Labs стандарт, стала новинка этой же кампании.

Кроме того, была выпущена звуковая плата, основанная совершенно на другом подходе - Gravis Ultra Sound (GUS), - первая плата с таблично-волновым синтезом звука (см. Раздел MIDI). Реализация GUS позволяла через единое устройство воспроизводить как оцифрованный звук (звуковые эффекты), так и синтезированную музыку довольно высокого качества. Эта карта стала любимым устройством для программистов, имеющих дело со звуком, и приверженцев компьютерного творчества (зачастую многие работы в области компьютерного искусства, demo, поддерживали только одну звуковую карту - GUS). Она также позволяла эмулировать SB, правда, зачастую требуя индивидуальной настройки под каждую игру, что не способствовало ее популярности среди простых пользователей. В результате, выпустив несколько усовершенствованных моделей GUS, компания Gravis была вынуждена уйти с рынка звуковых плат.

Все это привело к отсутствию аппаратного стандарта на 16-разрядную звуковую плату. А поддержка звука со стороны загружаемых драйверов в DOS не была предусмотрена. Скорее всего, именно это явилось одной из основных причин в смене основной игровой платформы с DOS (в 32-разрядном варианте, например с dos4gw), на Windows, которая поддерживала загружаемые драйверы звуковой платы на уровне ОС. Это позволяло разработчикам использовать все возможности 16-разрядных звуковых плат без головной боли, связанной с необходимостью поддерживать многочисленные несовместимые между собой устройства.

Вернемся, однако, к истории.

Примерно в это же время, а именно, в середине 90-х, появился такой модный термин, как мультимедиа. Что это такое, так до сих пор никто толком и не знает, зато доподлинно известно, что любой мультимедийный компьютер непременно должен быть оснащен звуковой платой и дисководом CD ROM. Спрос, как известно, рождает предложение, а потому в состав звуковой платы производители стали включать интерфейс привода CD ROM в количестве от 1 до 4 штук (Sony, Mitsumi, Panasonic, IDE). Через некоторое время, правда, из этих четырех интерфейсов выжил только один - последний, а традиционно подключаемый по шине ISA контроллер IDE для рабочего жесткого диска, допускающий подключение до 2-х устройств, был заменен интегрированным в системную плату контроллером EIDE, поддерживающим до 4-х устройств. Так что потребность в дополнительном контроллере IDE отпала, и современные звуковые платы им уже не комплектуются.

После Gravis и кампания Creative Labs оснастила свою звуковую плату таблично волновым синтезатором, на этот раз, просто дополнив им уже существующие устройства. Решение получилось дорогостоящим, ведь на звуковой плате помимо традиционных узлов потребовалось разместить не менее 1 Мбайта постоянной памяти и еще до 32 Мбайт - оперативной. Первая такая плата получила название AWE32. Цифра 32 в названии, однако, в отличие от предыдущей модели(SB 16) никакого отношения к разрядности не имела (32-разрядные звуковые карты никогда не выпускались и вряд ли когда будут), это - количество голосов таблично-волнового синтезатора.

До этого времени все звуковые платы выпускались в расчете на шину ISA. Однако последнюю все сильнее стала теснить шина PCI. Особенно упорно стремилась избавить PC (персональные компьютеры) от ISA компания Intel. И в этом был свой резон. Какой смысл в высокопроизводительном процессоре, если чем выше его частота, тем больше тактов тратится на пересылку дынных по шине, причем к тому времени количество тактов задержки на получение одного байта уже исчислялось сотнями. Вместе с тем шина PCI обладала существенным преимуществом именно применительно к звуковым платам - она позволяла хранить данные для таблично-волнового синтеза в основной оперативной памяти компьютера, что радикально снижало стоимость звуковых плат. Но на пути внедрения этой шины стояло существенное препятствие - несовместимость с существующим программным обеспечением . Дело в том, что в стандарте, берущем начало с SB, для обмена данными между оперативной памятью звуковой платой традиционно использовался контроллер прямого доступа к памяти (ПДП или DMA), в то время как шина PCI, поддерживающая сходный механизм обмена “собственными силами”, не допускала применения стандартного контроллера DMA, размещенного на системной плате. Это делало невозможной запуск игр, написанных для DOS со звуковой платой PCI. Конечно, выход был найден, даже не один, а целых два. Первый - чисто программный: в операционной системе Windows поддержка звука в DOS-играх обеспечивалась в DOS-сессии за счет программной эмуляции. В “чистом” DOS или даже в режиме Windows эмуляции DOS звука не было. Другое решение - аппаратное, заключалось в наличии дополнительных разъемов (SB Link, Media Bus, etc.), которые предусматривались некоторыми разработчиками системных и звуковых плат. Такое решение обеспечивало абсолютную совместимость звуковой платы с любым программным обеспечением, но здесь производителям “железа” не удалось достичь соглашения о едином стандарте, и зачастую в конкретной связке системная плата - звуковая плата предусмотренные возможности оказывались нереализованными. Но переход звуковых плат на PCI все-таки состоялся.

По мере того, как звуковая плата прочно вошла в комплект обязательного оборудования каждого компьютера, возникла идея оснастить каждую системную плату поддержкой звуковых возможностей. Ведь интегрированное решение оказывалось существенно дешевле, чем две платы в отдельности. В конце концов, промышленности удалось прийти к формулировке единого стандарта, который получил название AC97. Аппаратная часть была выбрана предельно простой - кодек мог работать на одной единственной частоте - 48 КГц, а поддержка всех остальных частот дискретизации осуществлялась программно - за счет мощности центрального процессора.

С повышением степени интеграции периферийных устройств на системной плате росло и количество шлейфиков, соединяющих последнюю с внешними разъемами. Стремление избавиться от них привело к разработке нового форм-фактора корпуса – АТХ. При этом на системной плате предусматривалось 3 стереофонических звуковых разъема, что, как правило, меньше, чем у большинства звуковых плат. Сокращению подвергся в первую очередь выход на колонки - помещать на системную плату звуковой усилитель мощности разработчикам показалось обременительным. Соответственно все выпускаемые сегодня компьютерные колонки имеют встроенные усилители мощности (являются “активными”). Стандартные функции разъемов распределились следующим образом: два входа - микрофонный и линейный, и линейный выход.

Однако компьютерная область вот уже на протяжении нескольких десятилетий развивается темпами, невиданными в любой другой производственной сфере. Сегодня к функциям компьютера добавились “универсальный развлекательный центр” и “домашний кинотеатр”. Перенесенный, благодаря DVD, “киношный” стандарт звука требует уже 5-6 колонок, да и для создания звуковой атмосферы в играх двух излучателей становится недостаточно.

Некоторые разработчики пытаются совместить в одном разъеме линейный вход и выход на дополнительную пару колонок. Вряд ли такое решение можно признать удачным: с одной стороны, каналов все равно получается не более 4, а с другой, вряд ли кого обрадует использование поочередно либо TV- или FM-тюнера, либо - четырех колонок, притом каждый раз с перекоммутацией шнуров на задней панели компьютера. Поэтому снова появляются разъемы на шлейфах, а также цифровые электрические и оптические входы/выходы. Используется для передачи звука и шина USB. Предельным решением проблемы является использование внешних коммуникационных модулей, располагаемых в отсеке дисковода или в отдельном корпусе, что уже нередко практикуется в звуковых платах верхней части ценового диапазона. Но окончательное решение, являющееся промышленным стандартом, в этой области пока не выработано.

Еще одно направление усовершенствование звуковых плат связано с развитием жанра 3D-игр. Уж, коль скоро изображение на экране позволяет игроку окунуться с головой в виртуальный мир, то и звуковое сопровождение не должно отставать. В идеале звук в игре должен позволять игроку ориентироваться в лабиринтах на слух. Но подробнее об этом в разделе “Трехмерный” звук”.

Вынесенная в заголовок аббревиатура означает цифровой интерфейс музыкальных инструментов.

С появлением электронных музыкальных инструментов и развитием цифровой техники возникла потребность в стандартизации протоколов передачи музыкальных данных между различными устройствами. По сути дела потребовалось объединить единым протоколом выпускаемые различными производителями три класса устройств: клавиатуры (или любые другие устройства ввода, например, MIDI-гитары), синтезаторы и секвенсоры. Клавиатура должна передавать на внешнее устройство сигналы, адекватно отражающие все особенности исполнения на музыкальном инструменте. Секвенсор - устройство для записи и воспроизведения этих сигналов в реальном времени, позволяющее при необходимости подкорректировать полученную таким образом “партитуру”. А синтезатор (студийные синтезаторы, в отличие от концертных, не оснащаются клавиатурой) должен “звучать” под воздействием сигналов с клавиатуры либо секвенсора. Именно для передачи сообщений, характеризующих живую игру на музыкальном инструменте, и был разработан протокол MIDI, представляющий собой последовательный интерфейс с гальванической развязкой и набор 7-разрядных сообщений. Был принят также и стандартный перечень инструментов, соответствующих реальным, в основном акустическим, музыкальным инструментам.

С проникновением вычислительной техники в широкие слои музыкантов и композиторов вдруг выяснилось, что компьютер прекрасно (зачастую лучше специализированных приборов) справляется с работой секвенсора. Да и сам цифровой протокол “так и просился в компьютер”. Физически цепи MIDI IN и MIDI OUT были помещены в неиспользуемые контакты разъема джойстика, а на программной поддержке MIDI сделали себе капитал уже немало софтверных кампаний.

Сам по себе MIDI, реализованный в компьютере-секвенсоре, представляет собой цифру на входе, цифру на выходе и ноты на экране. Думаю, профессиональное использование компьютера этим и ограничивается. Но кто же, особенно среди людей окончивших музыкальную школу, не пытался извлечь звук из своего компьютера? В любительской и даже полупрофессиональной практике компьютер может одновременно служить и синтезатором, т.е. преобразовывать MIDI-партитуру в звук. Если вы на компьютере когда-нибудь прослушивали MIDI-файлы, то именно в этом качестве и использовали своего любимца.

Как правило, синтез музыкальных звуков производится в компьютере аппаратно. Для живого исполнения, в силу своей специфики, программный синтез непригоден из-за запаздывания звука по отношению к моменту удара по клавише. Правда, существуют программы для синтеза звука, но они годятся только для воспроизведения MIDI-файлов, зато могут обладать по сравнению с аппаратным синтезатором рядом дополнительных возможностей.

Первоначально синтез музыкального звука производился FM-синтезатором, допускающим звучание до 8-9 нот одновременно и обладающим весьма посредственным (а с точки зрения музыкантов - неприемлемым) звуком. Современные платы поддерживают таблично-волновой синтез, как правило, не менее 64 каналов, т.е. одновременно звучащих нот.

Таблично-волновой синтез строится на базе образцов - оцифрованных звуков реальных музыкальных инструментов. Для воспроизведения нот различной длительности “склеиваются” фрагменты, соответствующие атаке, середине и затуханию звука. В качественных банках - наборах образцов - для каждой ноты может быть записан индивидуальный звук. Такой подход требует очень много памяти, поэтому в банках, предназначенных для бытовых звуковых плат, как правило, весь диапазон инструмента делится на несколько участков, в каждом участке записывается только центральная нота, а все остальные - на несколько полутонов выше или ниже, генерируются с использованием сдвига частоты или передискретизации. Обычно ширина одного участка составляет от 4-5 нот до октавы.

Банки образцов для разных звуковых плат могут иметь несовпадающий внутренний формат. Кроме того, разные производители придерживаются и несколько различных подходов к самому процессу синтеза. Например, образцы GUS воспроизводились без какой-либо частотной коррекции. Именно это и позволило использовать один и тот же тракт, как для таблично-волнового синтеза, так и для воспроизведения обычного оцифрованного звука. По этому же пути идут и многие производители звуковых плат - так проще. Позиция же, например, Creative Labs несколько иная: при записи образцы подвергаются довольно сильным частотным искажениям, а при воспроизведении - обратному преобразованию, что ведет к гораздо меньшему количеству нежелательных артефактов. Разницу можно легко услышать, например, на звуке фортепиано в стадии затухания. Для этого, правда, следует запастись MIDI-клавиатурой - MIDI-файл вряд ли подойдет для такой проверки.

Естественно, диапазон звучания MIDI-инструментов не ограничен диапазоном их реальных прототипов и охватывает около 10 октав. Иногда можно найти интересный тембр при использовании какого-либо инструмента за пределами диапазона звучания его акустического прототипа.

Следует, однако, сказать, что таблично-волновой синтез не только не решает проблем качественного воспроизведения музыки, записанной в MIDI-файлах, но и добавляет новые проблемы, вряд ли решаемые. Конечно, каждый разработчик стремится поместить в свой банк только сбалансированные по тембру и громкости инструменты, но что делать, если данный набор тембров не подходит для конкретного музыкального произведения? Как сбалансировать громкость инструментов, обладающих существенно различным звукоизвлечением: продолжительным (орган, духовые, смычковые), ударно-затухающим (щипковые, большинство клавишных) и кратковременным (большинство ударных, пиццикато)? Как включить в общий баланс инструменты, громкость которых зависит от высоты ноты? Как растягивать по шкале громкости инструменты, обладающие различным динамическим диапазоном? Ответы на эти и многие другие инструменты зачастую требует волевых решений, а сами решения у различных разработчиков могут не совпадать. Поэтому, прекрасно работая в профессиональной среде, где каждая партия привязана к конкретному инструменту конкретного синтезатора, в компьютерной области MIDI нередко приводит к неудовлетворительному результату: будучи записанным и идеально сбалансированным профессиональным музыкантом на одной звуковой плате, MIDI-файл может совершенно неудовлетворительно звучать на другой, даже очень хорошей.

Цифровой звук чем-то напоминает кино. В кино окружающий мир фотографируется с частотой 25 раз в секунду из определенной точки пространства, а затем полученная последовательность кадров проецируется на экран. Цифровой звук по сути дела представляет собой запись показаний цифрового барометра в определенной точке пространства с частотой несколько тысяч раз в секунду. Только записывается не полное давление, а его отклонение от атмосферного, поэтому получается знакопеременная величина: зоны сжатия чередуются с зонами разрежения. При этом величина давления округляется до ближайшего целого, как правило, 8- или 16-разрядного числа.

Сам по себе цифровой тракт способен передавать информацию без искажений, поэтому снятие амплитудно-частотной характеристики цифровых входов/выходов, как это, бывает, практикуют тестовые лаборатории некоторых компьютерных изданий - занятие абсолютно бесперспективное.

Тот звук, который воспринимают наши уши при воспроизведении цифровой записи, предварительно прошел целый ряд преобразований:

• Электромеханическое преобразование колебаний воздуха в электрический сигнал.
• Преобразование аналогового сигнала: усиление, обработка (частотная коррекция, добавление реверберации, etc.), микширование.
• Аналогоцифровое преобразование.
• Хранение или передача оцифрованного звука.
• Цифроаналоговое преобразование.
• Преобразование аналогового сигнала (частотная коррекция, добавление реверберации, etc.).
• Усиление аналогового сигнала.
• Электромеханическое преобразование колебаний электрического тока в звуковые колебания.

Первый, второй и третий этапы производятся, как правило, на студийной аппаратуре, имеющей несравнимо более высокие показатели, чем бытовая, поэтому, хотя внесение искажений и неизбежно, будем считать, что они пренебрежимо малы по сравнению с искажениями аналогичной природы, вносимой бытовой аппаратурой на этапах 5-8. При любительской записи звука следует считаться с наличием дополнительных искажений на этапах 1-3, которые будут описаны ниже.

Электромеханическое преобразование производится, как правило, студийным микрофоном. Микрофон - устройство, генерирующее очень слабый сигнал, нуждающийся в усилении, и, кроме того, чрезвычайно подверженный механическим воздействиям. Даже при идеальных условиях, скажем, в концертном зале, динамический диапазон звучащей музыки может быть у’же максимального динамического диапазона, обеспечиваемого 16-разрядным представлением звука - за счет акустических шумов.

Сигнал, записанный с нескольких микрофонов, неизбежно подвергается обработке: подбираются необходимые уровни громкости разных каналов, фильтрами отсекаются шумы и т.д. Кроме того, как правило, сжимается динамический диапазон сигнала. Последняя операция приводит к существенному увеличению уровня шума, но без нее на бытовой аппаратуре среднего класса запись звучала бы неудовлетворительно, в первую очередь слишком тихо.

Аналого-цифровое преобразование неизбежно привносит в сигнал искажения. К счастью, при высококачественном оборудовании ухудшение сигнала может быть точно оценено количественно и, самое главное, легко определить необходимые параметры цифрового сигнала, исходя из требуемого уровня искажений.

Искажения звука принято подразделять на три типа: линейные (искажения АЧХ), нелинейные (привнесение в спектр сигнала ранее отсутствовавших составляющих, являющихся суммарно-разностными комбинациями имеющихся в сигнале частот) и помеху (шум, фон и другие спектральные составляющие, не связанные с параметрами полезного сигнала).

Согласно теореме Котельникова высшая частота рабочего диапазона не может превышать половины частоты дискретизации. Более того, если перед АЦП не подавить частоты, превышающие этот порог, в спектре неизбежно возникнут “зеркальные” частоты, существенно снижающие качество звука.

При оцифровке сигнала возникает специфический вид искажений - ошибки квантования, связанные с тем, что напряжение не может быть записано в цифровом виде абсолютно точно. Значение округляется до ближайшего целого числа - 8- или 16-разрядного. Очевидно, что чем выше разрядность чисел, тем точнее можно записать величину напряжения и меньше ошибка округления. Спектр ошибок квантования близок к спектру белого шума, поэтому этот вид искажений чаще называют шумами квантования или шумами дискретизации. Величина динамического диапазона, ограничиваемая шумами квантования, равна:

S = K + 6.02*N Дб,

где:

K - величина, зависящая от формы сигнала и лежащая в диапазоне от -15 до +2 Дб. Для синусоидального сигнала она равна +1.7 Дб (что обычно и указывается в спецификации), для среднего звукового сигнала - чаще вблизи нижней границы.

N - количество разрядов в цифровом представлении сигнала.

Итак, можно сделать вывод, что частота дискретизации влияет в основном на ширину частотного диапазона, а разрядность - на величину динамического.

На этапе 4 внесения искажений по идее быть не должно, однако не все носители хорошо защищены от потери информации. Например, каждый второй из сходящих с конвейера компакт-дисков (звуковых в формате CDDA) имеет дефекты поверхности, приводящие к потере данных. В процессе эксплуатации вместе с царапинами появляются и новые дефекты.

Обратное цифроаналоговое преобразование может приводить к дополнительным искажениям за счет несовершенства аппаратуры. Здесь следует ожидать двух видов искажений:

• за счет погрешности ЦАП: если, например, старший разряд 16-разрядного устройства имеет вес 16368 вместо положенного 16384 (погрешность 0.1%), то уровень искажений будет выше, чем у хорошего 12-разрядного.
• за счет отклонения частоты тактирования от номинальной, за счет ее изменения во времени, а также при неравномерном следовании импульсов. Искажения этого вида получили название джиттер. По природе они близки к детонации магнитной записи, но, как правило, характерные частоты модуляции лежат не в инфразвуковой, как в случае с магнитофоном, а в звуковой области, что делает их очень заметными и неприятными на слух.

Искажения в последующих частях тракта аналогичны искажениям обычной аналоговой аппаратуры. Можно лишь отметить, что, как правило, из всех 8 этапов преобразования сигнала наибольшие искажения вносятся на самом последнем – восьмом (см. раздел “Несколько слов о колонках”).

В заключение предостерегу еще от одной опасности, нередко возникающей при записи звука.

рис.1

рис.2

рис.3

Дело в том, что превышение допустимого уровня (перегрузка) при записи ведет к искажениям. В аналоговой аппаратуре при этом происходит ограничение сигнала (максимальный коэффициент гармоник около 30%), в то время как в цифровой может происходить потеря старших разрядов (максимальный коэффициент гармоник ничем не ограничен), что приводит к гораздо более сильным, резким и заметным на слух искажениям. В правильно спроектированном узле АЦП такие искажения предотвращают, но зачастую разработчики бытовых звуковых плат с целью удешевления продукции пренебрегают этим. Запишите своей звуковой платой плавно нарастающий синусоидальный сигнал а результат посмотрите в любом волновом редакторе. Если форма сигнала аналогична показанной на рис. 1, то АЦП реализован правильно. Если же форма сигнала больше напоминает рис. 2 или рис. 3, то такую плату лучше вообще не использовать для записи звука .

Первоначально устройства создания “объемного” звука появились в дешевых (в основном, портативных) стереофонических музыкальных системах. Дело в том, что для обеспечения стереоэффекта расстояние между колонками должно быть не менее 1.2 м ( 4 фута). При меньшей базе стереоэффект теряется. Для частичной компенсации этой потери и служили устройства расширения стереобазы.

Другими словами, при высококачественной стационарной аппаратуре наилучшего звука можно было добиться при отсутствии каких-либо вводимых в сигнал корректив (об этом уже позаботился звукооператор в студии), а на низкокачественной - для некоторого улучшения восприятия можно было ввести дополнительное преобразование сигнала. К сожалению, компьютерные колонки в подавляющем большинстве можно отнести именно к этой категории звуковоспроизводящей аппаратуры. Поэтому и соответствующие технологии обработки звука здесь быстро прижились.

Дальнейшее же развитие технологий обработки звука в компьютере, как и развитие видеокарт, связано в первую очередь с играми от первого лица. А именно: создать звуковое окружение, полностью имитирующее погружение в игровую атмосферу.

Строго говоря, “трехмерный звук” - это сильное преувеличение. Максимум речь идет о более или менее уверенной локализации звука в горизонтальной плоскости. Да и эта задача пока еще не решена.

На первый взгляд кажется, что раз звуковые данные имеют в десятки и сотни раз меньший объем (например, в DVD на видео отводится поток 7000 Кбит/с, а на звук - 384 Кбит/с, в игре на экран ежесекундно переправляются сотни Мбайт информации, а на колонки - только сотни Кбайт), то и вычислительные ресурсы для этого требуются меньшие. На самом деле звуковая картина оказывается сложнее визуальной. Во-первых, из-за того, что в терминологии 3D-графики, в звуковой картине все поверхности полупрозрачные и зеркальные, а во вторых, при длине звуковой волны порядка и больше размеров препятствий геометрическая оптика оказывается неприменимой.

Коль скоро рассчитать точную звуковую картину не представляется возможным, следует создать хотя бы правдоподобную. С этой целью двумя конкурирующими фирмами Aureal и Creative Labs были разработаны две технологии: A3D и EAX соответственно. Внутренности каждой из технологий тщательно скрываются, так что можно догадываться об их свойствах только на основе API для работы с ними. Однако представляется, что если первые версии этих API еще как-то отражали аппаратные особенности различных звуковых карт, то сегодня это скорее лишь разные программные надстройки для доступа к одному и тому же звуковому “железу”, вроде того, как это обстоит с Direct3D и OpenGL. Только сами API несколько более высокоуровневые по сравнению с DirectSound и DirectSound3D.

Как уже отмечалось выше, в большинстве случаев самые большие искажения в сигнал вносят именно колонки. Поэтому не имеет никакого смысла покупать навороченную звуковую плату, если ее предполагается использовать с парой пластмассовых мыльниц. Приблизительно сориентироваться можно по цене: стоимость колонок должна минимум в 2-3 раза превышать стоимость звуковой платы. Соответственно для колонок дешевле $50 вполне достаточно встроенного в системную плату звукового модуля.

Теперь несколько слов о том, на какие параметры колонок следует обращать внимание прежде всего.

Частотный диапазон. Эта характеристика, как правило, корректно указывается только для дорогих колонок. На дешевых обычно также присутствует соответствующая надпись, только обозначает она диапазон не колонок, а усилителя. Даже колонки за $6000 не способны выдать 20-20000 Гц ± 2 дБ (что нередко можно видеть на упаковке десятидолларовых колонок). Определить, частотный диапазон чего указан в описании, легко. Если “±” до 3 дБ, то речь идет об усилителе, если больше 6 дБ – то о колонках. В любом случае, если на одних колонках написано 20-20000, а на других - 80-18000, то выбирать следует вторые.

Мощность. Существуют различные способы измерения мощности, и в зависимости от способа получаются, естественно, различные результаты.

Максимальная (паспортная) мощность - наибольшая мощность, которую длительное время способна выдерживать колонка без риска физического разрушения (т.е. не сгорит). Коэффициент гармоник при этой мощности не нормируется, он может быть сколь угодно высоким. Именно этот вид мощности лег в основу классификации современных отечественных громкоговорителей.

Номинальная мощность - наибольшая мощность, на которой коэффициент гармоник не превосходит заданной величины. Это единственная характеристика, на которую следует обращать внимание с точки зрения высококачественного звуковоспроизведения. Однако это и самая маленькая из всех видов мощности, поэтому производители не очень любят ее указывать. Но часто ее можно встретить, когда речь идет о коэффициенте гармоник. Например, в строке: “Total harmonic distortion: 0.5%, 4 ohms, 1W, 1kHz” для нас представляет интерес именно “1W”, т.е. номинальная мощность данной системы составляет 1 Вт.

P.M.P.O. Производители любят указывать именно эту величину, т.к. с одной стороны она оказывается самой большой, а с другой - для нее не существует методики измерения, т.е. производитель волен измерять ее, как ему удобнее. Эту “характеристику” следует полностью игнорировать, т.к. она не содержит никакой полезной информации. Не существует и коэффициента пересчета P.M.P.O. в какой-либо из стандартных видов мощности, так что система с заявленным P.M.P.O. выше, чем у всех остальных, совсем не обязательно будет звучать громче, или обладать бОльшей электрической мощностью.

Статью "Основные понятия" Вы можете обсудить на форуме.