W dobrym tonie


To, co między nami

Mnogość standardów i możliwości w zakresie łączenia różnego typu urządzeń audio i wideo zmusza producentów do wyposażania swoich kart w różnego typu gniazda. Koniecznie przyjrzyj się modelowi, który chcesz kupić, starając się przewidzieć przyszłe zastosowania karty.

Najstarsze i najprostsze urządzenia zawierały tylko cztery gniazda: wyjście głośnikowe, wejście mikrofonowe, wejście Line-in oraz port gier zintegrowany z interfejsem MIDI. Paleta sprzęgów umieszczonych bezpośrednio na płytce karty ograniczała się zwykle do gniazda przeznaczonego na połączenie z wyjściem muzycznym napędu CD-ROM.

Dziś wybór jest znacznie większy. Złącza MIDI coraz częściej dostępne są w swojej standardowej wersji, to jest w postaci dwóch okrągłych gniazd DIN (MIDI In i MIDI Out). Dzięki temu możliwe jest podłączenie do karty dowolnego instrumentu bez przejściówek. Nawet stosunkowo proste karty bardzo często mają złącza cyfrowe (S/PDIF, TOSLink) umożliwiające choćby połączenie komputera z zewnętrznym dekoderem Dolby Digital. Oprócz tego duża część urządzeń jest przystosowana do współpracy z wielokanałowymi systemami głośnikowymi. Możliwość podłączenia rozbudowanych zestawów nagłaśniających jest dużą zaletą. Zwłaszcza w kontekście odtwarzania przestrzennego i realizacji funkcji dźwiękowych 3D.

Na trzy wymiary

Gdzie ten dźwięk?

Przestrzenne odtwarzanie dźwięku jest bardzo trudne. W rzeczywistości głos lub muzyka mogą przecież dochodzić z dowolnego źródła. Zapewnienie prawidłowej lokalizacji dźwięku przez słuchacza jest kluczowym zagadnieniem, choć nie zapewnia rzeczywistych wrażeń (przy prostym pozycjonowaniu dźwięku trudne jest np. odtworzenie obrotów źródła). W realizacji systemów dźwięku przestrzennego twórcom systemów 3D pomogła wiedza na temat budowy ludzkiego narządu słuchu i fizyka fal dźwiękowych.

Dla mózgu podstawową informacją o położeniu źródła dźwięku są różnice w prędkości docierania do każdego z uszu sygnału dźwiękowego, różnice w natężeniu dźwięku oraz tłumienie lub wzmacnianie pewnych częstotliwości przez muszlę ucha w zależności od kierunku, z którego nadchodzi. Dodatkowych danych dostarcza też np. mierzone przez ucho natężenie dźwięków odbitych. Wszystko to, w połączeniu z danymi na temat zachowania dźwięku w różnych ośrodkach, informacjami na temat odbić itp. pozwala na zamianę informacji na wytyczne dotyczące dystrybucji nagrania na poszczególne głośniki zestawu.

Popularnym hasłem, często umieszczanym na pudełkach z kartami dźwiękowymi jest "3d". Termin jest bardzo pojemny. Mieszczą się w nim zarówno umiejętności prostej obróbki dźwięku stereo i przygotowywania go do odtwarzania przez zestawy np. trzypunktowe, ale też zaawansowane systemy 3D. Teoretycznie każdy algorytm może być realizowany programowo. Niestety, nie zapewnia to wystarczającej wydajności i spowalnia pracę systemu. Dlatego producenci wyposażają swoje karty w specjalizowane procesory.

Obecnie na rynku kart dźwiękowych funkcjonuje równolegle kilka standardów dźwięku trójwymiarowego. Stanowią one warstwę pośrednią pomiędzy oprogramowaniem a sprzętem. Zgodność karty choć z jednym z nich jest warunkiem udanej pracy z oprogramowaniem użytkowym, grami. Istotną rzeczą jest także kompatybilność ze standardem DirectX. Jej część - Direct Sound 3D stanowi platformę programowej obsługi efektów trójwymiarowych wykorzystywaną przez wiele gier.

Najbardziej zaawansowaną technologią dźwięku przestrzennego jest Aureal 3D. Podobnie jak w programach do graficznego modelowania przestrzennych obiektów, bieg fal dźwiękowych (w przypadku renderingu - strumieni światła) jest obliczany z uwzględnieniem własności fizycznych środowiska, odbić itp. Technika nazywana wavetracing wymaga dużej mocy obliczeniowej, ale zapewnia bardzo realistyczne efekty. Konkurencyjna technika EAX (Environmental Audio Extension) lansowana przez Creative Labs nie wykorzystuje wavetracingu, ale zapewnia dźwięk 3D o zbliżonej jakości. Do najpopularniejszych należy też Sensaura 3D realizowana m.in. przez kartę Guillemont Fortissimo.

Zabawa w stylu retro

Czy używasz starych programów? Jeśli tak, powinieneś zwrócić uwagę na zgodność karty z dawnymi standardami (Sound Blaster, Sound Blaster Pro). Gry pracujące w systemie DOS wymagają kompatybilności ze starszymi modelami. W innym przypadku ulubiony program może stać się niemy. Kłopoty tego rodzaju są też charakterystyczne dla kart Plug&Play wykorzystujących programowe przydzielanie zasobów i nie zawsze spełniających wymagania gier, jeśli chodzi o numer wykorzystywanej linii IRQ czy adresy portów.

Wybierając kartę dźwiękową, zastanów się, czego tak naprawdę potrzebujesz. Być może nie wykorzystasz połowy funkcji, jakie ma Twoja wymarzona karta. Może zdarzyć się także, że już po pół roku odkryjesz, że karta nie nadaje się do niczego poza grami i w ogóle nie spełnia Twoich oczekiwań.

Osobom zajmującym się muzyką warto polecić karty bogato oprogramowane, z dobrym syntetyzerem. Ich zaletą jest możliwość montażu dodatkowych modułów pamięci.

Graczom i amatorom rozrywki komputerowej najbardziej spodobają się karty dźwiękowe z bogatymi funkcjami 3D, zgodne z uznanymi standardami. Zaletą jest możliwość pracy z wielopunktowymi systemami głośnikowymi, odtwarzanie efektów przestrzennych w grach. W przypadku użytkowników zestawów kina domowego dobrym wyborem może być karta wyposażona w dekoder sprzętowy, Dolby Digital obniżająca koszty.

Jak było na początku

Pierwsze pecety nie były oczywiście oferowane z kartami muzycznymi. Wyjątkiem był jedynie oferowany na początku lat 80. IBM PCJr, który wyposażono w specjalny układ firmy Texas Instruments. Współczesne pecety, podobnie jak ich przodkowie, "na pokładzie" mają tylko prosty oscylator (kiedyś zawarty w oddzielnym układzie, dziś będący częścią chipsetu) sprzężony z wewnętrznym głośnikiem. Oscylator składa się z kwarcowego zegara generującego przebieg o częstotliwości 1,19 MHz i 16-bitowego dzielnika. Załadowanie do dzielnika dowolnej wartości i włączenie w obwód głośnika powoduje generowanie dźwięku o częstotliwości wynikającej z podziału częstości zegara przez dzielnik. Przy dzielniku o maksymalnej wartości (65535) uzyskuje się najniższy dźwięk (18 Hz). Kształt generowanej fali jest prostokątny, a barwa wytwarzanych dźwięków twarda i nieprzyjemna. Czego więcej mógł jednak chcieć pracownik biurowy sprzed dwudziestu lat? Wewnętrzny głośnik do dziś służy do sygnalizacji stanów awaryjnych itp. W czasach, kiedy karta dźwiękowa należała do drogich i rzadko stosowanych części zestawu komputerowego współpracujący z głośnikiem oscylator zastępował ją w grach i programach rozrywkowych, odgrywając melodie, czasem naśladując nawet brzmienie głosu ludzkiego.

Wirtualna filharmonia

Dużą przeszkodą przesyłu dźwięku przez Sieć są ograniczenia przepustowości łączy internetowych. Trudno wyobrazić sobie przecież, że prezentacja umieszczona na serwerze WWW będzie wyświetlana z komentarzem pobieranym jako plik WAV. Liczba informacji, którą trzeba przesłać, żeby zapewnić transfer dźwięku przyzwoitej jakości jest bardzo duża. Łatwo obliczyć, że 10-sekundowy fragment nagrania, nawet w przypadku zapisu 8-bitowego z próbkowaniem 22 kHz, zajmie prawie 220 KB. Pół biedy, jeśli dźwięki udostępnione na stronie są przeznaczone tylko do jednorazowego ściągnięcia. Problem pojawia się jednak, gdy chcemy zapewnić możliwość ciągłego odbioru strumienia danych dźwiękowych (np. w przypadku odsłuchu przez Sieć audycji radiowych). Protokół, na którym bazuje Internet, TCP/IP, zaprojektowany został z myślą o asynchronicznym przesyle pakietów danych. Kiedy chcesz obejrzeć stronę WWW czy odebrać list e-mail, nie ma znaczenia, że całość informacji zostanie pocięta na niewielkie części i jest przesyłana w miarę możliwości (czyt. bez pewności, że nie nastąpią drobne opóźnienia). Problem pojawia się, kiedy zależy nam na przekazie o charakterze ciągłym, bez przerw.

Remedium na kłopoty z publikacją materiałów dźwiękowych są konkurencyjne rozwiązania oferowane przez kilka firm. Zdecydowanie najpopularniejszą jest technika RealAudio firmy Progressive Networks. Program odtwarzający pliki tego typu jest dystrybuowany za darmo i instaluje się także jako wtyczka do przeglądarki internetowej. Płatne jest natomiast oprogramowanie do nadawania w Sieci.