Звуковая карта история создания
Обновлено: 07.07.2024
Звуковая карта (звуковая плата, аудиокарта; англ. sound card) — дополнительное оборудование персонального компьютера и ноутбука, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать). На момент появления звуковые платы представляли собой отдельные карты расширения, устанавливаемые в соответствующий слот. В современных материнских платах представлены в виде интегрированного в материнскую плату аппаратного кодека (согласно спецификации Intel AC’97 или Intel HD Audio).
Основные характеристики звуковой карты: Интерфейс. Многие карты устанавливаются непосредственно в основной разъем на системной плате. Максимальная частота сэмплинга. Чем выше частота сэмплинга (Sampling Rate), тем более натурально звучание карты. Наличие DSP. Карты, на которых установлен чип DSP (Digital Signal Processor), возможностями: распознавание речи, специальные эффекты типа 3-мерного звучания и т.п. Некоторые карты могут использовать чип DSP в качестве музыкального синтезатора и (или) для эмуляции карт Sound Blaster. Поддержка сжатия данных ADPCM. Использование карты, поддерживающей сжатие данных, обычно более выгодно с точки зрения экономии дискового пространства. Тип синтезатора. Обычно в спецификациях указывается тип установленного на карте синтезатора для воспроизведения звука. Набор чипов синтезатора. Указывается набор чипов, на базе которых построен синтезатор. Совместимость с AdLib и Sound Blaster – это, пожалуй, один из самых важных параметров, на который следует обращать внимание при выборе звуковой карты. Наличие Mid-интерфейса. Такой интерфейс необходим только в тех случаях, когда планируется подключение к компьютеру специальной клавиатуры или внешнего синтезатора. Эмуляция MPLI-401. На этот параметр следует обращать внимание только в том случае, если вы планируете использовать компьютер для сочинения музыки. Наличие микшера. Следуйте простому правилу: чем больше сигналов позволяет микшировать карта, тем она лучше. Наличие интерфейса CD-ROM. Если карта имеет интерфейс для подключения CD-ROM, то, как правило, такой интерфейс может быть либо собственный ("proprietary"), либо SCSI. Отметим, что собственный интерфейс рассчитан только на те модели приводов CD-ROM, которые указаны в спецификации.
Как работает звуковая карта и основные составные части: Звуковая карта является устройством, которое обрабатывает звуковые сигналы на компьютере и позволяет производить с ними некоторые манипуляции. Работа звуковой карты основана на передаче и преобразовании двух типов сигналов – аналогового и цифрового. Аналоговый сигнал – это сигнал, который практически идентичен звуковым волнам. Компьютер его не понимает, но и человек тоже. Зато динамики могут его разобрать и преобразовать в звуковую волну. Цифровой сигнал – это запись, состоящая из 1 и 0, понятная компьютеру. Сама звуковая карта состоит из следующих компонентов: • Разъемы для соединения динамиков и микрофона • Аналого-цифровой преобразователь • Цифро-аналоговый преобразователь • ISA или PCI интерфейс, который соединяет карту и материнскую плату.
Следующим этапом в развитии компьютерного звука стало появление в 1987 году фактически первой звуковой карты — Creative Music System (CMS). Созданное сингапурской компанией Creative устройство основывалось на двух 6-голосных звукогенераторах Philips SAA 1099 и было в состоянии воспроизводить стереозвук: один звуковой чип обрабатывал сигнал для правого канала, второй — для левого. Высокая цена (более $300) отпугнула покупателей.
Почти в то же время появился еще один игрок — канадская компания AdLib. Одноименная карта обладала всего одним чипом Yamaha YM3812, но этот 11-голосный синтезатор FM-типа давал более естественное звучание, чем CMS! Вторым неоспоримым плюсом стала низкая цена — порядка $100. В этой битве Creative потерпела поражение.
SB начал эволюционировать. Сначала появилась версия карты с поддержкой стерео, потом частота дискретизации воспроизводимого звука увеличилась до 44,1 кГц, а чуть позже в свет вышла Sound Blaster 16 — первая 16-битная звуковая плата от Creative. Недолго думая, компания обвесила свое творение патентами. И поскольку копировать архитектуру SB16 конкурентам уже было нельзя, на рынке стало появляться множество карт, не похожих друг на друга. Это вызвало головную боль у разработчиков игр, так как им пришлось реализовывать поддержку каждой мало-мальски популярной карты. В один прекрасный день девелоперам это надоело и подобная практика прекратилась.
Кстати, SB16 стала первой платой, поддерживающей Microsoft Direct Sound, что только усилило любовь разработчиков к ней. Конкуренты вымирали естественным путем, Creative выиграла борьбу, правда, затем сделала большую промашку, решив, что будущее за воспроизведением синтезированных MIDI-мелодий. Последующие творения бурно развивались в этом направлении, но большинству пользователей от этого не было толку: MIDI-синтезаторы предназначались скорее для полупрофессионального сегмента рынка и в сфере домашних ПК востребованы не были. Ничего принципиально нового Creative не выпускала вплоть до 1998 года.
Эпоха трехмерного звука
Толчок к дальнейшему развитию в сфере компьютерного звука дала компания Aureal, разработавшая первый серьезный формат воспроизведения 3D-звука A3D и соответствующий чип AU8820. Реализацией карт на его основе занялась Diamond Multimedia, карта получила название Monster MX300. Произошло это событие ровно десять лет назад — в 1997 году.
В основе разработки лежали исследования особенностей человеческого слуха. Технологии разрабатывались для нужд военных летчиков и космонавтов. Целью компании было научить простые наушники правильно позиционировать звук в пространстве — и Aureal с задачей справилась. Чип в реальном времени рассчитывал отражения звука от объектов виртуального мира с учетом геометрии помещения и наличия в нем препятствий. Таким образом, в обработанном аудиосигнале появлялись фазовые запаздывания — эхо с различной задержкой. Мозг, привыкший воспринимать эти запаздывания в повседневной жизни, не чувствовал обмана, что и гарантировало невиданный доселе реализм звучания. Помимо этого, карта аппаратно поддерживала алгоритмы, позволяющие эмулировать механизмы ориентации человека в пространстве: пользователь мог определять, что источник звука располагается «сзади» или «спереди», а не только «слева» или «справа». Официально алгоритмы поддерживали и вертикальное позиционирование звука («сверху» и «снизу»), на практике это было незаметно.
Кроме поддержки A3D, MX300 отличалась качественным звучанием, популярность была гарантирована. В комплекте с платой шла программа для демонстрации возможностей A3D — в ней пчела летала вокруг головы пользователя. И все бы хорошо, но после появления первых игр с поддержкой A3D выяснилась страшная вещь: алгоритмы замечательно работали в случае с движущимися объектами, однако позиционировать статичные объекты технология не умела, кроме того, A3D отличался прожорливостью и сильно нагружал процессор.
Звуковая карта SB Live! — ответ Creative — вышла в 1998 году и использовала совершенно новые технологии. Сингапурская компания сделала ставку на Direct Sound 3D, который занимался довольно примитивным позиционированием звука, и дополнила его своей разработкой, получившей название EAX (Environmental Audio Extensions). Технология изменяла звук в зависимости от типа помещения, который выбирался из фиксированного набора предустановок. Таким образом, эффект трехмерности создавался в большей степени благодаря имитации окружающей среды игрового персонажа. Если последний падал в воду, то звук вокруг него приобретал характерное подводное звучание, в том случае, если персонаж забирался в трубу, его окружало металлическое эхо. Чип мог работать с восьмью звуковыми потоками одновременно и поддерживал 26 вариантов звучаний различных сред. Благодаря простоте и надежности EAX получил одобрение со стороны разработчиков и вскоре стал неотъемлемой частью компьютерных игр.
Дальнейшая судьба Creative связана с непрерывным совершенствованием EAX и выпуском звуковых карт, поддерживающих новые версии. В EAX 2.0 количество звуковых потоков увеличилось до 32, упростился процесс программирования, повысилась функциональность: для точной настройки слушателя могло использоваться до 14 параметров, для источников — до 13. Появились эффекты окклюзии и обструкции, позволявшие имитировать поглощение звука различными преградами. Вторая версия EAX отличалась от первой как небо и земля.
С приходом серии звуковых плат Creative Audigy в 2001 году была представлена EAX Advanced HD. В ней был добавлен эффект эксклюзий, имитировавший особенности звука, проходящего через открытые окна или двери, появилась частотная фильтрация и морфинг, позволявший делать плавные звуковые переходы при резкой смене типа помещения — ранее это делалось мгновенно, что сильно било по ушам. Advanced HD поддерживала уже 64 звуковых потока.
В 2003 году вышла EAX Advanced HD 4.0, в которой реализовали поддержку многопространственности. Это позволило моделировать акустические условия не только в помещении, где находился слушатель, но и в смежных. Таким образом, учитывались особенности пространства, где находился источник звука, даже если слушатель был в это время в другом помещении! Кроме того, HD 4.0 позволяла использовать различные аппаратные звуковые эффекты в реальном времени вроде частотного сдвига, хоруса, эха и многих других. EAX Advanced HD 5.0 увеличила количество обрабатываемых потоков до 128.
А что же Aureal? После выхода MX300 компания прожила недолго: сил хватило только на то, чтобы разработать A3D 2.0, после чего в середине 2000 года, не выдержав конкуренции, Aureal заявила о банкротстве. По иронии судьбы компания была куплена Creative и тут же закрыта.С тех самых пор и до сегодняшнего дня Creative практически безраздельно властвует на рынке звуковых карт.
Содержание
История звуковых карт для IBM PC
Поскольку IBM PC проектировался не как мультимедийная машина, а инструмент для решения научных и деловых задач, звуковая карта на нём не была предусмотрена и даже не запланирована. Единственный звук, который издавал компьютер, был звук встроенного динамика, сообщавший о неисправностях. (На компьютерах фирмы Apple звук присутствовал изначально.)
В 1988 году фирма Creative Labs выпустила устройство Creative Music System (С/MS, позднее также продавалась под названием Game Blaster) на основе двух микросхем звукогенератора Philips SAA 1099, каждая из которых могла воспроизводить по 6 тонов одновременно. Примерно в это же время компания AdLib выпустила свою карту, одноимённую с названием фирмы, на основе микросхемы YM3812 фирмы Yamaha. Данный синтезатор для генерации звука использовал принцип частотной модуляции (FM, frequency modulation). Данный принцип позволял получить более естественное звучание инструментов, чем у Game Blaster.
Вскоре Creative выпустили карту на той же микросхеме, полностью совместимую с AdLib, но превосходящую её по качеству звучания. Эта плата стала основой стандарта Sound Blaster, который в 1991 году Microsoft включила в стандарт Multimedia PC (MPC). Однако эти карты имели ряд недостатков: искусственное звучание инструментов и большие объёмы файлов, одна минута качества AUDIO-CD занимала порядка 10 Мегабайт.
С возрастанием мощности процессоров, постепенно стала отмирать шина ISA, на которой работали все предыдущие звуковые карты, и многие производители переключились на выпуск карты для шины PCI. В 1998 году компания Creative вновь делает широкий шаг в развитии звука и выпуском карты Sound Blaster Live! на аудиопроцессоре EMU10K, который поддерживал технологию EAX, устанавливает новый стандарт для IBM PC, который остаётся (в усовершенствованном виде) актуален и по сей день.
Интегрированная аудиоподсистема
HD Audio
Формфактор кодеков и передачи информации между их элементами остался прежним. Изменилось только качество микросхем и подход к обработке звука.
До появления портативных источников воспроизведения звука, цифрового сигнала и музыки, какой мы ее представляем сегодня, звукозапись прошла долгую и увлекательную историю развития. Сегодня мы поговорим о том, как всего за 100 с небольшим лет человек перевернул понимание звукозаписи: от громоздких архаичных фонографов до современных ультракомпактных плееров.
Природа человека такова, что он попросту не представляет жизни без звуков, гармонии и музыкальных инструментов. На протяжение нескольких тысячелетий музыканты оттачивали свое мастерство в игре на лире, варгане, лютне или цистре. Но для того, чтобы усладить слух высокопоставленных господ всегда требовалось присутствие труппы музыкантов. Так возникла необходимость записать музыку с возможностью ее дальнейшего воспроизведения без участия человека.
Вплоть до XIX века именно изобретения братьев Бану Муса остается единственным доступным способом программируемой звукозаписи. Продемонстрированный в XIII веке механический карильон, использующий тот же принцип что орган Бану Муса, но с установленными колоколами, был очень скоро забыт.
Пока из окон и домов жителей Франции продолжали доноситься металлические звуки музыкальных шкатулок, ящиков и табакерок, Эдуард Леон Скотт де Мартенвиль продолжал работу над первым звукозаписывающим устройством. 25 марта 1857 года правительство Франции регистрирует патент, получивший название «фоноавтографа».
Принцип работы фоноавтографа заключался в записи звуковой волны, посредством улавливания вибраций через специальный акустический рупор, на конце которого располагалась игла. Под действием звука игла начинала вибрировать, рисуя прерывистую волну на вращаемом стеклянном валике, поверхность которого покрыта либо бумагой, либо копотью. Увы, изобретение Эдуарда Скотта не умело воспроизводить записанный фрагмент. Семь лет назад в парижском архиве был найден 10-секундный отрывок записи народной песни «Лунный свет», исполненной самим изобретателем 9 апреля 1860 года.
Записанный звук впервые можно было воспроизвести, используя то же устройство, на котором и производилась сама запись. Увы, механической энергии было недостаточно для получения номинального уровня громкости.
Фонограф Эдисона сумел перевернуть тогдашний мир с ног на голову: сотни изобретателей стали экспериментировать с использованием различных материалов для покрытия цилиндра-носителя, а в 1906 году состоялся первый публичный концерт-прослушивание. Фонографу Эдисона аплодировал переполненный зал. В 1912 году мир увидел дисковый фонограф, в котором вместо привычного воскового валика стал использоваться диск, значительно упростивший конструкцию.
В качестве альтернативы восковому барабану Берлинер предпочел более прочный целлулоид. В 1887 году пластинки изготавливают из шпата, сажи и шеллака. Принцип записи оставался прежним: рупор, звук, колебания иглы и равномерное вращение диска-пластинки.
Научно-технический прогресс не стоял на месте и с появлением электричества эволюция звукозаписи начала свое стремительное развитие. В 1925 году начинается эра звукозаписи с использованием микрофона, электродвигателя (взамен пружинному механизму) для вращения пластинки и, сначала пьезоэлектрический, а затем более совершенный магнитный звукосниматель.
Вопрос длительности звукозаписи был впервые решен советским изобретателем Александром Шориным, который в 1930 году предложил в качестве оперативной записи использовать кинопленку, проходящую через пишущий электрический узел с постоянной скоростью. Устройство получило название шоринофона, но качество записи оставалось пригодным исключительно для дальнейшего воспроизведения голоса. Но на 20 метровой киноленте теперь можно было разместить 1 час записи.
Последним отголоском электромеханической записи стала так называемая «говорящая бумага», предложенная в 1931 году советским инженером Скворцовым. Звуковые колебания записывались на обычную бумагу с помощью пера, рисующего черными чернилами. Такую бумаги можно было легко скопировать и передать.
История развития магнитной звукозаписи практически все время шла параллельно механическим способам записи, но оставалась в тени вплоть до 1932 года. Еще в конце XIX века, вдохновленный изобретением Эдисона американский инженер Оберлин Смит занялся изучением вопроса звукозаписи. В 1888 году выходит статья, посвященная использованию явления магнетизма при звукозаписи. Датский инженер Вальдемар Поульсен, после десяти лет экспериментов в 1898 году получает патент на использование стальной проволоки в качестве звуконосителя.
1928 год, немецкий инженер Фриц Пфлеймер получает патент на использование магнитного порошка с целью напыления на бумагу и дальнейшим использованием для магнитной записи. Увы, через 8 лет Национальный суд Германии признает патента Пфлеймера плагиатом на принципы звукозаписи, изложенные еще в 1898 году Вальдемаром Поульсеном. В дальнейшую эволюцию магнитной записи вмешивается компания AEG, выпустившая в середине 1932 года прибор Магнетофон-К1.
Применяя в качестве покрытия пленки оксид железа, компания BASF производит настоящую революцию в мире звукозаписи. Использование подмагничивание переменным током, инженеры получают совершенно новое качество звучания: сниженное до 60 дБ соотношение сигнала/шума и преодоление верхней планки звукочастотности в 10 кГц.
Начиная с 1930 и вплоть до 1970 года мировой рынок представлен катушечными магнитофонами самых различных форм-факторов и с самыми различными возможностями. Магнитная лента открывает творческие двери перед тысячами продюсеров, инженеров и композиторов, которые получили возможность экспериментировать со звукозаписью не в промышленных масштабах, а прямо в собственной квартире.
Уже через год в Ганновере запускается серийное производство компактных кассет. В 1965 году компания Philips инициирует производство музыкальных кассет, а в сентябре 1966 года на территории США в продажу поступают первые отголоски двухгодичных промышленных экспериментов компании. Малонадежность конструкции и сложности, которые возникали с записью музыки, вынуждают производителей к дальнейшим поискам эталонного носителя информации. И поиски удачно окончились для компании Advent Corporation, представившей в 1971 году кассету на основе магнитной ленты, при производстве которой использовался оксид хрома.
Идеи звукозаписи, заложенные еще в конце XIX века Томасом Эдисоном, во второй половине XX века привели к использованию лазерного луча. В основу оптической звукозаписи лег принцип образования на компакт-диске спиральных дорожек, состоящих из гладких участков и впадин-питов. Лазерная эра позволила представить звуковую волну в сложную комбинацию нулей (гладких участков) и единиц (питов).
В марте 1979 года компания Philips демонстрирует первый прототип компакт-диска, а уже через неделю нидерландский концерн заключает соглашение с японской фирмой Sony, утвердив новый стандарт аудиодисков. В 1982 году Philips презентует первый проигрыватель компакт-дисков, по качеству воспроизведения превзошедший все доселе представленные носители.
До СССР CD-диски доедут лишь спустя 7 лет после принятия формата. В 1989 году на прилавках советских магазинов появится «Стихира к тысячелетию Крещения Руси» Родиона Щедрина, а из под полы можно было достать диск коллектива Roxette, выпущенный тиражом всего в 180 экземпляров.
Несмотря на универсальность и удобство использования компакт-дисков, данный носитель имеет внушительный перечень недостатков. Одним из главных является их чрезмерная хрупкость и необходимость бережного обращения. Время записи CD-носителя также существенно ограничено и индустрия начала искать альтернативный вариант.
Появление на рынке магнитооптического минидиска так и осталось незамеченным рядовыми почитателями музыки. MiniDisk, разработанный компанией Sony еще в 1992 году, так и остался достоянием звукорежиссеров, исполнителей и людей, напрямую связанных со сценой.
При записи минидиска используется магнитооптическая головка и лазерный луч, прорезающий на высокой температуре участки с магнитооптическим слоем. Одновременно с этим изменяется при помощи электромагнитного импульса изменяется намагниченность слоя с проявлением тех же питов (пробоин), что и при записи CD-диска. Главным преимуществом минидиска перед традиционным CD является его улучшенная защищенность и более длительный срок эксплуатации.
Так или иначе, совместить занятия спортом и прослушивание компакт или минидиска скорее подходит исключительно для более стационарного использования. Даже с портативным CD-проигрывателем представить себе активное занятие спортом на природе не представляется возможным. И решением этой проблемы инженеры начали заниматься еще в начале 90-х годов прошлого века.
Спустя два года, за нарушение авторских прав со стороны музыкальной индустрии сервис был закрыт, но механизм был запущен и эра цифровой музыки продолжала развиваться уже бесконтрольно: сотни пиринговых сетей, регулировать работу которых стало настоящей головной болью для правительства.
В 1997 году на рынок выходит первый программный плеер Winamp, разработкой которого занималась компания Nullsoft.
Появление кодека mp3 и дальнейшая его поддержка со стороны производителей CD-плееров ведет к постепенному снижению продаж CD-дисков. Выбирая между качеством звучания (которое реально ощущал лишь небольшой процент потребителей) и максимально возможным количеством композиций, которые можно записать на одну CD-болванку (в среднем, разница составляет около 6-7 раз), слушатель выбирал последнее.
Первым mp3-проигрывателем стал миниатюрный MPMan, выпущенный южнокорейской компанией SaeHan в марте 1998 года. MPMan был представлен в двух версиях: с 32 и 64 мегабайтами встроенной памяти, ценник на модель стартовал от $400.
В 2003 году на рынок врывается компания Apple, предложившая распространение легальных цифровых копий композиций посредством магазина iTunes Store. Общая база композиций в онлайн-магазине на момент презентации составляла свыше 200 000 треков. Сегодня эта цифра перевелила за отметку в 20 млн. Подписав соглашения с такими лидерами звукозаписывающей индустрии, как: BMG, Sony Music Entertainment, Warner, Universal и EMI, компания Apple открыла совершенно новую страницу в истории звукозаписи, которую мы продолжаем создавать и сегодня.
Конкурс
Прародитель этого прибора, как и то изобретение, о котором мы говорим, прошел всю эволюцию звукозаписи и неоднократно подвергался запрету со стороны управленческих структур. Он упоминается в дневниках однофамильца главного героя фильма «Отпетые мошенники», которого разыскивал дворецкий. С появлением этого прибора связана также и страна, которая сегодня воспринимается как гарант точности и залога успешных инвестиций. Назовите точное название прибора и напишите несколько слов о его развитии.
Правильный ответ: В дневниках Шаффхаузена, описывающих события весны 1965 года, действительно упоминается этот прибор, который был произведен в Швейцарии (страна, связанная с точностью и гарантом успешных инвестиций) в 1936 году и представляет собой ничто иное, как автоответчик.
Цитата из книги «Эрнест Верней и Эмиль Шаффхаузен»:
Ответ: ИПСОФОН.
Победителей нет :) Большинство подумали, что это диктофон.
(3 голосов, общий рейтинг: 5.00 из 5)
Читайте также: