Звук в персональном компьютере

IEEE 1394 (FireWire)

Дальнейшее развитие

Интерфейс SCSI считается более надежным и производительным, чем интерфейс АТА, но и более дорогим, применяемым, как правило, в серверных системах, хотя появление SerialATA усиливает конкуренцию между этими двумя семействами интерфейсов.

Стоимость винчестеров с SCSI – интерфесом пости в два раза выше, чем у винчестеров с IDE-интерфейсом. Наибольшего эффекта от применения SCSI-интерфейса можно достигнуть только в многозадачных операционных системах, когда надо одновременно выполнять несколько «тяжелых» приложений при массовых запросах к данным на устройствах хранения.

Для передачи команд протокола SCSI по IP-сетям используется сетевой протокол iSCSI, утверждённый IETF как стандартный в 2003 году.

Для замены параллельной шины предложена технология подключения устройств по последовательной шине Serial Attached SCSI (SAS). SAS использует последовательный интерфейс для работы с непосредственно подключаемыми накопителями (англ. Direct Attached Storage (DAS) devices). SAS разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и позволяет достичь более высокой пропускной способности чем SCSI; в тоже время SAS совместим с интерфейсом SATA. Хотя SAS использует последовательный интерфейс в отличии от параллельного интерфейса, используемого традиционным SCSI, для взаимодействия с SAS-устройствами по прежнему используется команды SCSI.

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) — последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.

Компания Apple продвигает стандарт под торговой маркой FireWire. Компания Sony продвигает стандарт под торговой маркой i.LINK.

Fiber Channel — высокоскоростной интерфейс передачи данных, используемый для соединения вместе рабочих станций, мейнфреймов, суперкомпьютеров и устройств хранения данных.

Изначально формирование звуковых сигналов в персональном компьютере с помощью внутреннего динамика преследовало лишь возможность звуковой индикации системных событий, например, отказов в работе видеокарты или возникновения ошибок оперативной памяти. Каких-либо претензий на воспроизведение голоса или музыки с помощью компьютера у разработчиков в те, уже далекие годы, не было. Соответственно, при разработке коспьютера IBM PC внутренний динамик был подключен к выходу обычного двоичного счетчика, управляя которым центральный процессор мог формировать звуковые сигналы различной длительности и тональности.

Талантливые программисты, которые хотели получить от персонального компьютера все больше и больше, используя методы дискретной математики, могли заставить непритязательный внутренний динамик издавать довольно разборчиво человеческий голос и синтезировать не очень сложные музыкальные произведения. Однако, данный путь внедрения звуковых технологийоказался тупиковым, т.к. создание даже очень короткого музыкального или речевого фрагмента приемлемого качестватребовало огромных усилий, а возможности малогабаритного динамика с трудом позволялидобиться качества звука даже на уровне карманного средневолнового радиоприемника.

Наилучшим же методом внедрения технологий стала установка периферийной звуковой карты, которая по командам центрального процессорамогла синтезировать звуковой сигнал с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и преобразовывать аналоговый сигнал, например, от микрофона, с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Этот способ работы используется и в настоящее время, причем основные принципы работы современных звуковых карт не претерпели особых изменений за долгие годы. Конечно, ныне на звуковых картах не устанавливаются отдельные ЦАП и АЦП, а используется большая интегральная микросхема – аудиопроцессор.

Отметим, что кроме аудиовходов и –выходов, на звуковой карте традиционно монтируется 15-контактный разъем для Game-порта. Также иногда для коммутации звуковой карты с высококачественными колонками используют оптический или коаксиальный цифровой выход. Кроме того, вводится сервис автоматического определения того, какой тип разъема подключен к данному порту (цифровой или аналоговый).

Основное достоинство современных аудиопроцессоров заключается в том, что они способны формировать звуковой сигнал с использованием нескольких десятков каналов, для каждого из которых может задаваться собственный алгоритм обработки. Следует отметить, что сказанное относится к процессу формирования звукового сигнала внутри аудиопроцессора. Только после всех стадий обработки, с помощью которых синтезируется реалистическая звуковая картина в комнате, на выходе звуковой карты появляется 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, или 8 выходных аналоговых или цифровых сигналов, которые подаются на активные звуковые колонки. Таким образом, в настоящее время задача создания «трехмерного звука» ложится на плечи аудиопроцессора. Ранее трехмерные эффекты достигались с помощью различных схемотехнических ухищрений в усилителях мощности и звуковых колонках.

Если же рассматривать аудиопроцессор (частотиспользуют термин DSP – Digital Signal Processor – цифровойсигнальный процессор) с точки зрения вычислительной мощности, то наиболее совершенные из них по объему вычислений мало уступают видеопроцессорам. Хотя аудиопроцессор и имеет дело только с низкочастотным сигналом, но необходимость получения естественногозвучания музыки заставляет обрабатывать звуковой сигнал по сложному многоканальному алгоритму. Причем по сложности и возникающим проблемам обработка звука более сложна, чем формирование видеосигнала для монитора.

Кроме оцифровки и восроизведения звука уже в первых звуковых картах была реализована схема синтезирования музыкальных фрагментов с использованием MIDI-команд. Принципы синтеза голосов музыкальных инструментов, внедренные в звуковые карты, были взяты от электронных музыкальных инструментов (например, FM-синтез). Но, увы, качество синтеза у первых звуковых карт оказалось невысоким. В дальнейшем, используя все более изощренные технологии, удалось добиться формирования вполне высококачественного звука.

Для создания более реалистического и качественного звука используют синтезаторы, которые формируют выходной сигнал на основе образцов – таблицы волн (WT-синтез). Таким образом, с помощью оцифровки звучания реальных музыкальных инструментов или звуков различной природы, например, выстрела, заранее создаются образцы звуков. В памяти синтезатора хранятся образцы – сымплы (от англ. Samples - пример), которые при создании мелодии воспроизводятся с различной скоростью, моделируя все октавы. Красота звука у таких синтезаторов зависит от размеров таблицы волн (объема памяти, установленной на звуковой карте).

По мере развития микропроцессоров в синтезаторах стали использовать метод математического моделирования звукообразования реальных инструментов. Этот метод требует больших вычислительных мощностей, поэтому чаще всего математические расчеты возлагаются на центральный процессор компьютера.

Спецификация АС’97

С точки зрения схемотехники, наиболее удачная попытка ввести в конструкцию персонального компьютера канал звука, соответствующий современным требованиям к мультимедийным устройствам, оказалась у корпорации Intel. В результате совместных усилий корпораций Intel и Microsoft была разработана спецификация АС’97 (Audio Codec 97), в которой описана архитектура звуковой подсистемы PC. Основная идея технологии АС’97 заключается втом, что звуковой канал разделяется на две части – звуковой кодек (Audio Codec) и цифровой контроллер (Digital Controller). Обе части соединяются вместе с помощью цифрового интерфейса AC-link.

Качество первых кодеков было невысоким, а установка драйверов – сложной. Поэтому большинство пользователей поначалу продолжади использовать отдельные звуковые карты, блокируя в BIOS работу встроенной звуковой системы.

В настоящее время эти проблемы преодолены. В итоге установка отдельной звуковой платы перестала быть обязательной.

Примечание. Спецификация АС’97 определяет шесть каналов с качеством 48 кГц/20 бит.

Дата добавления: 2014-01-06