Звуковые карты. Общие вопросы

Журнал "Радио", номер 9, 1999г.
Автор:Е. Степанова, г. Москва

    Мы продолжаем рассказ о создании индивидуальной звукозаписывающей студии. В статье пойдет речь о, пожалуй, самых главных компонентах компьютерной студии - звуковых картах.

    В начале 90-х годов появилась первая DOSовская программа-секвенсер ScreamTracker, позволявшая программировать целых четыре трека. МИДИклавиатура при этом не требовалась. Вместо нее работала "штатная" клавиатура компьютера. Это был настоящий аудиосеквенсер в миниатюре! Набор звуков хранился на винчестере в виде семплов. Используя их, можно было записать в компьютер какую-нибудь известную песню - или даже свою собственную - и потом слушать ее через встроенную динамическую головку. Однако, если вы захотели большего, например, переписать песню на магнитофон и отнести кассету друзьям, перед вами возникала проблема: как это сделать? Разве что поднести микрофон к динамической головке? Ведь тогда ни у кого еще не было компьютера с линейными выходами.

    Сначала разработчики взялись за создание звуковых карт, которые выполняли бы функции МИДИ-интерфейса. Самыми известными среди них были карты серии МРU401, МИДИ-интерфейс фирмы Roland, позволившие сделать ПК "сердцем" МИДИ-системы. Что касается возможности записывать звук в РС и воспроизводить его, то разработки в этом направлении велись довольно долго, прежде чем появилась первая звуковая карта сингапурской фирмы Creative Labs, которая называлась GameBlaster, представлявшая собой прототип карты SoundBlaster.

    Только с появлением операционной системы Windows 3.1 обозначились реальные возможности для организации "настольной" студии звукозаписи на базе РС. Огромное число производителей стало выпускать звуковые карты в таком количестве, что сегодня перед пользователем встал серьезный вопрос выбора.

    Современные звуковые карты для РС выполняют три функции. Это - работа с МИДИ, звуковой синтез и воспроизведение цифрового аудиосигнала. На простейшей карте может присутствовать как одна, так и все функции; в более дорогих бывают предусмотрены дополнительные удобства, например, вход для синхронизации формата SМРТЕ.

    В ПК Macintosh ввод/вывод аудиосигнала производят через 16-битные АЦП/ЦАП, интегрированные в материнскую плату. Все модели PowerРС, а также Macintosh Quadra 660 АV и Quadra 840 АV имеют такие преобразователи. В ранних моделях были встроены 8-битные АЦП/ЦАП, и для работы с 16-битным сигналом в них приходилось устанавливать дополнительную аудиокарту. В компьютеры с шиной NuBus устанавливали AudioMedia II, а в компьютеры с шиной РСI могут быть установлены как дополнительные специализированные аудиокарты для Macintosh, так и многие РСI карты для РС. В большинстве случаев, однако, этого не требуется, так как "родные" преобразователи звучат хорошо, им уступают по качеству даже некоторые модели студийной цифровой техники. Дополнительную карту устанавливают на Macintosh в том случае, если требуется цифровой вход/выход или нужна многоканальная карта. Обмен МИДИ-сообщениями между компьютером и внешними МИДИ-устройствами осуществляют через внешний МИДИинтерфейс, подключенный к модемному или принтерному порту.

    МИДИ-ИНТЕРФЕЙСЫ

    Простейший и наиболее старый тип звуковой карты для РС - МИДИ-интерфейс. Эта карта мало чем отличается от обычного интерфейса: она обеспечивает возможность обмена МИДИ-сообщениями между РС и внешними клавишными инструментами, звуковыми модулями, осветительной аппаратурой и т. д. (подробно о стандарте МИДИ рассказано в статье А. Студнева "Что такое MIDI?" - Радио, 1993, # 1, с. 32, 33; # 2, с. 23-25). Такая карта работает более надежно, так как обработка потока МИДИ-сообщений - даже с многопортового интерфейса - куда легче, чем обработка цифрового аудиосигнала.

    ЧТО ТАКОЕ GENERAL MIDI?

    По мере проникновения МИДИ-технологии в мир музыкальных инструментов и компьютерных звуковых карт обозначилась серьезная проблема. Каждый производитель применял свой собственный метод записи патчей в память. Поскольку в МИДИ-сообщении не указывают каким именно тембром должна быть сыграна нота, а только записан его номер, то сообщение о включении тембра (MIDI program change message), скажем, номер 37, может привести к воспроизведению тембра трубы на одном синтезаторе, барабана - на другом, виолончели - на третьем. Особенно серьезно эта проблема возникла, когда был разработан формат Standard MIDI File и музыканты стали переносить такие файлы из одной студии в другую. Услышать музыку так, как ее задумал композитор или аранжировщик, стало трудно, а в некоторых случаях почти невозможно. Тембры не совпадали!

    Решить эту проблему и ряд других помогла разработка формата General MIDI, сокращенно GМ. GM - это список основных характеристик, который должен быть в GM-совместимом инструменте. Прежде всего, это список 128 звуковых программ. Например, программа 49 на всех GM-совместимых инструментах соответствует тембру "струнный ансамбль". Теперь аранжировщик, устанавливая значение 49 в соответствующем треке, уверен, что на любом инструменте он будет воспроизведен именно струнным ансамблем и ничем иным.

    Дополнительные требования GM: музыкальный инструмент должен иметь по меньшей мере 24-голосую полифонию и уметь принимать сообщения по всем 16 МИДИ-каналам одновременно, звуки ударной установки распределены по клавишам в определенном порядке (бас-барабан соответствует ноте До, малый барабан - Ре и т. д.), тембру барабанов должен быть присвоен номер МИДИ-канала 10.

    GМ не определяет верхнюю границу возможностей музыкального инструмента. Он может иметь 96-голосую полифонию и 512 программ и при этом по вышеперечисленным параметрам быть совместимым с GМ. Фирмы Roland и Yamaha разработали свои "суперсеты" для GМ: GS и ХG. Эти суперсеты отвечают требованиям GМ, но каждый из них имеет дополнительные возможности, доступные для других производителей синтезаторов (если они захотят их использовать) и для разработчиков стандартных МИДИ-файлов (сокращенно SМF), которые могут устанавливать данные GS и/или ХG в свои секвенции.

    ЗВУКОВАЯ КАРТА-СИНТЕЗАТОР

    В состав все большего числа звуковых карт входят модули памяти, в основном это 72-выводные модули SIMM. Память используют для загрузки семплов - коротких фрагментов с записью реальных инструментов, - которыми можно играть на МИДИ-клавиатуре.

    Поколение звуковых карт АWЕ64 фирмы Creative Labs работает с SoundFonts. C помощью поставляемого с картой программного обеспечения можно загружать в память карты новые звуки или целые наборы "саундсетов" (банков звуков) точно так же, как в обычном семплере. Большинство производителей компьютерных игр применяют SoundFonts, что позволяет им подставлять собственные звуки в фонограмму игры и тем самым делает звучание независимым от звуков карты. Другие карты обычно используют для семплирования формат Wave.

    Несколько лет назад фирма E-Mu, известный производитель звуковых модулей и семплера Е-Мu, объединилась с Creative Labs для создания звуковых карт. Вслед за этим многие другие производители проявили повышенный интерес к мультимедиа. Помимо Roland и Yamaha, в разработку аудиокарт включилась такая известная фирма, как Kurzweil, создатель К2500, мощной музыкальной рабочей станции/семплера/синтезатора в одном корпусе. Именно Kurzweil разработала синтезатор, который установлен на звуковых картах Turtle Beach. Правда, к сожалению, он мало чем напоминает по звучанию знаменитый инструмент.

    Существует множество технологий музыкального производства - от базового FМ-синтеза до сложных систем на основе семплеров. Чтобы выбрать карту, максимально отвечающую вашим требованиям, следует знать эти технологии. Рассмотрим, хотя бы кратко, некоторые из них.

    FМ-СИНТЕЗ

    Это наиболее старая и, пожалуй, наиболее распространенная форма синтеза, которую применяют на звуковых картах для РС. Чипсеты ОРL2 и ОРLЗ были созданы фирмой Yamaha для игровых приставок, приняты разработчиками компьютерных игр и установлены на ранние модели аудиокарт, так как помогали легко решить проблему озвучивания игры. Звуки, мягко говоря, - упрощенные, приблизительные, их нельзя сравнить даже со звуками самого дешевого домашнего клавишного инструмента. Мало что можно сделать с ними в музыкальном смысле.

    Последняя разработка этой серии - чипсет ОРL4, в котором совмещена ранняя версия FМ-синтеза и АWМ, разработанная фирмой Yamaha (сокращенно от Advanced Wave Modulation), дающая возможность воспроизведения семплов. ОРL4 совместим с ранее записанными FМ-звуками, что может быть применено для тестирования звуковых файлов на старых картах (например, при создании музыки для мультимедии). Этот чипсет входит в состав звуковых карт с большими возможностями, таких как АWЕ32 фирмы Creative Labs и ТВS2000 фирмы Turtle Beach.

    СИНТЕЗ WAVETABLE

    Его применение дает лучшие результаты, чем FМ-синтез, так как использует семплы "живых" музыкальных инструментов. Технология состоит в том, что в память звуковой карты загружают семплы, а процессор DSP воспроизводит их по запросу центрального процессора. Данные о семплах могут быть сохранены как в ПЗУ, так и в ОЗУ. Карты с ПЗУ имеют фиксированный набор тембров, основанный на параметрах формата GМ. Карты с ОЗУ требуют предварительной загрузки семплов.

    Качество звучания таких карт зависит от нескольких факторов. Прежде всего - от качества семплов или объема отведенной под них памяти. В картах с ПЗУ обычно от 1 до 4 Мбайт семплированных данных. Если памяти мало, звук очень плохой. Карты с большим объемом памяти звучат лучше, и некоторые из них могут сравниться со звуковыми модулями. Среди таких карт - Sound Canvas фирмы Roland и MU80 фирмы Yamaha. Некоторые звуковые карты снабжены встроенными эффектами (реверберация, хорус), что помогает украсить звук.

    Звуковые карты с ОЗУ имеют преимущество: пользователь может заменять звуки в соответствии со своими требованиями. Карты с ПЗУ обычно совместимы с GМ, а значит, звучат практически одинаково, независимо от марки. Это годится для воспроизведения коммерческого МИДИ-файла или для мультимедийной презентации, но для творчества недостаточно.

    И главное - в известном смысле вы можете рассматривать карту с синтезом wavetable как семплер, встроенный в компьютер.

    ВИРТУАЛЬНАЯ АКУСТИКА

    Алгоритмы виртуальной акустики (VА) были разработаны в Стэнфордском университете. Фирма Yamaha принимала в развитии этой технологии деятельное участие и выпустила синтезаторы VL1 и VL70m. Технология "виртуальной акустики" - на настоящий момент наиболее прогрессивная и реалистичная форма синтеза, позволяющая моделировать реальные инструменты с помощью мощного DSP-процессора. Программирование таких синтезаторов - дело весьма трудное.

    ЧТО ЖЕ ВЫБРАТЬ?

    Чтобы разобраться в множестве звуковых карт и сделать правильный выбор, следует решить для себя некоторые вопросы, которые зависят от поставленных задач и имеющегося оборудования. Например, сколько входных и выходных каналов должна иметь карта, которую вы установите в свой компьютер? Необходима ли в вашей работе возможность синтеза? Всегда полезно иметь в компьютере синтезатор стандарта GM; это пригодится для воспроизведения МИДИ-файлов. Однако, если на звуковой карте есть разъем под дочернюю плату, вы всегда можете подключить любой синтезатор Waveblaster. Что касается числа МИДИ-выходов, то в большинстве случаев вполне хватает одного. Если потребуется семплировать звуки, следует выбрать карту, на которую можно поставить дополнительные модули памяти. Некоторые РСI карты (например, Turtle Beach Daytona) могут использовать системную память для семплирования. Во многих звуковых картах есть модули эффектов, но одни из них могут использовать эффекты только для звуков собственного синтезатора, а другие распространяют эту возможность и на семплированные звуки. Все это надо иметь в виду при покупке карты.

    ДВУХКАНАЛЬНАЯ ИЛИ МНОГОКАНАЛЬНАЯ?

    Итак, надо решить, сколько каналов аудио вы собираетесь одновременно записывать в компьютер. От этого будет зависеть, двухканальную или многоканальную аудиокарту вы выберете.

    Двухканальной карты со стереофоническим входом и выходом будет вполне достаточно, если вы собираетесь записывать в компьютер вокал, одновременно играя на гитаре, или пение под готовую фонограмму. Двухканальный вход также решит все проблемы, если вы собираетесь делать наложение, работая в современных аудио-МИДИ секвенсорных программах, по очереди дописывать треки и сводить все в компьютере.

    Многоканальная звуковая карта потребуется, когда вы намерены записывать одновременно звучание нескольких инструментов, причем каждый на отдельный трек. Если всю дальнейшую работу будете производить в компьютере, вас устроит звуковая карта с необходимым числом входов (обычно 4-8) и со стереовыходом. Если же компьютер будете в основном использовать как многоканальный магнитофон, а обработку звука и сведение производить на внешнем пульте и с применением внешних устройств, вам понадобится звуковая карта с большим числом выходов. Подробнее о многоканальных картах расскажем в следующей статье.

    Почему же нельзя полностью возложить на компьютер все те функции, которые обычно есть в "живой" студии, т. е. заставить его работать как многоканальный магнитофон, микшерный пульт и стойку с десятком процессоров эффектов? Оставляя пока в стороне вопросы оптимизации работы операционной системы с музыкальными программами и разрешение неизбежных конфликтов драйверов, "железа" и т. д. (об этом в другой раз), скажем только, что для того, чтобы все или большая часть вышеперечисленного виртуального оборудования работала хорошо, нужен очень мощный компьютер. Если такого нет, придется смирится с мыслью, что в работе вы будете чем-то ограничены, скорее всего - числом одновременно играющих аудиотреков, количеством обработок в реальном масштабе времени или тем и другим одновременно.

    При наличии некоторого набора аналоговых устройств обработки, которыми вы собираетесь в дальнейшем пользоваться, и не очень мощного компьютера, логично было бы приобрести звуковую карту с большим числом выходов и подключить ее к внешнему пульту. АудиоМИДИ секвенсеры обычно позволяют делать запись параллельно с воспроизведением, поэтому можно записать сведенную "живьем" фонограмму снова в компьютер. Обратите внимание: карта должна поддерживать одновременную запись и воспроизведение. Такие карты называют "full duplex".

    ISA ИЛИ РСI?

    Это - второй вопрос, на который нужно ответить, когда вы выбираете звуковую карту для РС. Все IBM-совместимые компьютеры, выпущенные в последние несколько лет, имеют как слоты ISA, так и слоты РСI. Раньше выпускалось много аудиокарт для шины ISA, но большинство современных карт - РСI. Старые карты ISA, особенно те из них, которые были выпущены до появления Plug And Play, инсталлируются непросто. Кроме того, фирма Intel заявила, что она собирается в ближайшем будущем исключить шину ISA из производства.

    Частота шины ISA - около 8 МГц, она передает данные в формате 16 бит. Шина РСI имеет частоту 33 МГц и формат 32 бита. Несмотря на то, что карты ISA могут справляться с многоканальной фонограммой, карта РСI сделает это быстрее, а следовательно, центральный процессор будет загружен меньше и его мощность может быть применена для подключения эффектов в реальном времени (реверберация, фленджер и т. д.). Что касается качества звучания, то оно зависит не от того, какая у вас карта - ISA или РСI, а от того, какие у нее конвертеры.

    КОНВЕРТЕРЫ

    Цифровой формат, принятый для компакт-диска, - 16-битный звуковой сигнал с частотой дискретизации 44,1 кГц. Следовательно, если звуковая карта позволяет записывать звук с такими параметрами, это качество можно считать достаточным. Но в последнее время появляются звуковые карты, позволяющие преобразовывать входной аудиосигнал с разрешением, большим 16 бит. Программное обеспечение, в свою очередь, развивается в сторону поддержки 24-битной записи, что дает более высокое качество звучания. Уже существуют аудио-МИДИ секвенсеры и программы цифрового монтажа для РС и Macintosh, которые поддерживают этот формат. Однако пока 24-битная запись еще не стала повсеместным стандартом в любительской звукозаписи, перечисленные возможности есть не во всех звуковых картах и поддерживаются далеко не любым программным обеспечением. Кроме того, 20- и 24-битная запись требует больше дискового пространства, чем 16-битная.

    ЦИФРОВОЙ ВХОД И ЦИФРОВОЙ ВЫХОД

    При выборе звуковой карты следует также рассмотреть возможности записи в компьютер с внешнего цифрового устройства и обратно. Эти возможности окажутся неоценимыми, если в студии есть DAT-магнитофон, семплер с цифровым выходом, внешний многоканальный хард-диск рекордер, цифровой микшерный пульт, АDАТ-магнитофон и т. д. Цифровая перезапись имеет преимущество: сигнал дополнительно не оцифровывают, а следовательно, в форму сигнала не вносят дополнительных искажений. Тем самым звук остается более "живым", чем при записи через конвертеры.

    При покупке следует учитывать совместимость цифрового входа и выхода звуковой карты с имеющимся оборудованием. Существует несколько форматов ввода/вывода цифрового сигнала. Формат S/РDIF (сокращенно от Sony/Рhilips Digital InterFace) чаще других встречается в полупрофессиональных цифровых устройствах. Ввод/вывод реализован оптическим разъемом или коаксиальным (разъемы "тюльпан", каждый поддерживает один стереоканал разрешением до 24 бит). Коаксиальный встречается чаще. Если на звуковой карте есть оптический разъем (Toslink), следует удостовериться, что на внешнем цифровом оборудовании установлен такой же. В противном случае необходимо приобрести переходник за дополнительную сотню долларов.







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.