ВСТУП

Мультимедіа (multimedia) - це сучасна комп'ютерна інформаційнатехнологія, що дозволяє об'єднати в комп'ютерній системі текст, звук,відеозображення, графічне зображення та анімацію (мультиплікацію).
Мультимедіа - це сума технологій, що дозволяють комп'ютера вводити,обробляти, зберігати, передавати і відображати (виводити) такі типи данихяк текст, графіка, анімація, оцифровані нерухомі зображення, відео,звук і мова.

Для побудови мультимедіа системи необхідна додатковаапаратна підтримка: аналого-цифрові і цифро-аналогові перетворювачідля переведення аналогових аудіо і відео сигналів у цифровий еквівалент іназад, відеопроцесори для перетворення звичайних телевізійних сигналівдо виду, який відтворюється електронно-променевою трубкою дисплея, декодери длявзаємного перетворення телевізійних стандартів, спеціальні інтегральніСхеми для стиснення даних у файли допустимих розмірів і так далі. Всіобладнання відповідає за звук об'єднуються в так звані звуковікарти, а за відео у відео карти. Далі розглядається детально і вокремо про пристрій і характеристики звукових карт, стандартахстиснення звуку і деякому спеціалізованому програмному забезпеченні.

З плином часу цей перелік завдань, що виконуються на ПК вийшов за рамкипросто використання електронних таблиць або текстових редакторів. Компакт --диски зі звуковими файлами, підготовка мультимедіа презентацій, проведеннявідео конференцій і телефонні засоби, а також ігор і прослуховування аудіо
CD для всього цього необхідно щоб звук став невід'ємною частиною ПК. Дляцього необхідна звукова карта Рис.2.

Ми всі вже звикли до того, що сучасний персональний комп'ютерможе видавати досить різноманітні звуки. Спочатку вони могли тільки гудітиі пищати на різні лади, потім з'явилися програми, вимовляють цілкомвиразні слова і грають віддалене подобу музики, слухати черезринву; комп'ютерні ігри досить швидко навчилися навіть придопомогою вбудованого динаміка (рис. 1) видавати щось на кшталт постріліві вибухів. А тепер повсюдне розповсюдження недорогих звукових картдозволило відтворювати з їх допомогою будь-які теоретично можливі звуки.
Однак у більшості випадків ми з вами чуємо тільки ті звуки, якібули, як то кажуть, закладені при розробці тієї чи іншої програми, аміж тим багатьом хочеться набагато більшого. Все це цілком можливо - принаявність необхідних апаратних засобів та/або програм, а головне - знань проспособи добування потрібних звуків з такого начебто немузичногопристрої, як комп'ютер, тому що комп'ютер за первинним визначеннямце пристрій для зберігання, обробки і передачі інформації.

Рис.1.

Вбудований динамік PC-Speaker.

Рис.2. < p> Мультимедійний комплекс.

Комп'ютери не замислювалися своїми творцями як пристрої длязанять музикою. Їх початкове призначення типово для будь-якої корисноїмашини - звільнити людину від тяжкої і монотонної роботи. У даномувипадку мова йде про розумової діяльності рутинного характеру, пов'язаноїз громіздкими обчисленнями і сортуванням великої кількості даних. Простотак уже сталося, що багато професіоналів у різних сферах, що люблять ідобре розуміють те, чим вони займаються, зуміли скористатися властивоюобчислювальних машин універсальністю і використовувати її для користі свогосправи. Легендарний Макс Метьюз з Bell Laboratories почав займатисямашинним синтезом звуку ще в 60-і роки, коли комп'ютер займав цілийповерх, і навряд чи викликав у більшості музикантів приплив творчогонатхнення. Мабуть, творець програми Music 4 досить добреуявляв, що йому потрібно від життя і від обчислювальної машини.

Метою курсової роботи є закріплення і поглиблення теоретичнихзнань і придбання практичних навичок з досліджуваної дисципліни ісуміжних дисциплін.

Завдання даної курсової роботи - розповісти про найбільш відомихпрограмах для роботи зі звуком, про їх переваги, показати простотуроботи з професійним програмним забезпеченням. Навчитися працювати знайбільш популярним музичним програмним забезпеченням.

1. ПЕРЕГЛЯД звукову можливість ПК

1.1. Можливості вбудованого динаміка (PC-Speaker)

Уявімо собі батарею, яка через регулятор (для зручності --прямолінійний, а не круглий) підключена до динаміка акустичної системи.
При переміщенні регулятора дифузор динаміка буде аналогічно переміщатисяміж своїм нейтральним положенням і точкою максимального відхилення, уточності повторюючи рухи повзунка і зміна електричного струму в ланцюзі.
У такому випадку говорять, що має місце аналогова передача звуку, щовикористовується майже у всій звукової апаратури. Таким чином, переміщаючиповзунок з потрібною швидкістю, ми можемо змусити динамік видати будь-який потрібнийнам звук - вся проблема тільки в швидкості переміщення повзунка.

У комп'ютерах, як відомо, використовується цифровий принцип передачіінформації: електричні сигнали можуть приймати тільки два стани - 0і 1, що відповідає мінімальному і максимальному рівнями напруги.
Графіки електричних сигналів при цьому навіть віддалено не нагадують,наприклад, графік зміни яскравості зображення на моніторі або траєкторіюпереміщення миші, оскільки аналогові сигнали закодовані в цифрових.
Підключивши динамік до виходу цифрової схеми, ми можемо привести його дифузортільки в одне з двох можливих положень; якщо тепер перемикати цифровийсигнал із звуковою частотою - ми почуємо знайоме гудіння або писк різноївисоти. Саме так і було реалізовано управління вбудованим динаміком всамих перших персональних комп'ютерах, таким же воно залишилося і в їхсучасних моделях - програма або програмує генератор імпульсів наїх повторення з потрібною частотою, або сама перемикає цифровий сигнал надинаміці. Змінюючи частоту проходження імпульсів, можна підвищувати або знижуватитон звуку, однак більш приємних звуків у такий спосіб отримати неможливо.
Такий спосіб управління називається частотної модуляцією (ЧМ/FM).

Однак дещо все-таки можна зробити, згадавши, що дифузор динамікамає інерцію і через неї не може пересуватися зі швидкістю, порівнянної зшвидкістю зміни цифрових сигналів в комп'ютері. Якщо подати на ньогоцифровий сигнал з рівномірно мінливих 0 і 1 з частотою більше 20 кілогерців
- Дифузор буде випромінювати нечутний ультразвук, сила якого буде дужешвидко падати зі зростанням частоти, і вже на кількох десятках кілогерцівдифузор практично перестане рухатися. Однак якщо зміна між 0 і
1 буде нерівномірним, то дифузор вже не зможе залишатися на місці,однак і не буде коливатися в точній відповідності з цифровим сигналом.
Можна сказати, що утримання одного з рівнів на виході схеми прискорюєрух дифузора у вибраному напрямку, а зміна рівня напротилежний - гальмує його, а при утриманні нового рівня протягомтривалого часу дифузор почне рухатися в протилежномунапрямі. Цей спосіб управління називається широтно-імпульсноїмодуляцією (ШІМ).

Таким чином, якщо досить майстерно перемикати цифрові рівні насхемою управління динаміком, то в принципі з нього можна отриматидовільні і чисті звуки. Однак на практиці це можливо лише заумови точного знання моменту інерції дифузора, параметрів підсилювачапотужності і дуже високою (в ідеалі - нескінченної) точності управліннязміною рівнів. Тому описаний метод отримав досить обмеженезастосування - для імітації пострілів і вибухів в іграх, найпростішого синтезумови або відтворення дуже низькоякісної музики.

1.2. Перетворювачі АЦП і ЦАП

Найбільш природним способом "подружити" цифровий комп'ютер з його
"рваною" імпульсною системою передачі інформації, і безперервний реальнийсвіт є використання перетворювачів аналогових сигналів у цифровіі назад, які і називаються аналогово-цифровими і цифро-аналоговимиперетворювачами - АЦП і ЦАП. Перший отримує безперервний аналоговийсигнал і постійно видає потік цифрових сигналів, другий дієнавпаки. При цьому говорять, що АЦП кодує аналоговий сигнал, а ЦАП --декодує його. В англомовній літературі використовуються позначення ADC і
DAC, а також codec (coder/decoder).

Для перетворення в цифровий код аналоговий сигнал припадаєпіддавати дискретизації - розбиття на фіксовані ділянки в часі іна ряд фіксованих величин - за рівнем. Кожен елементарний ділянкусигналу кодується одним числом, величина якого пропорційна середньомурівнем сигналу на цій ділянці; таке число називається відліком. Числаз'являються на виході АЦП синхронно зі зміною сигналу на вході; точністьперетворення буде тим вище, чим вище частота проходження відліків і чимбільше використовується фіксованих значень рівня. Частота проходженнявідліків називається частотою дискретизації, а діапазон значень відлікувизначається розрядністю його двійкового подання.

Вибір частоти дискретизації важливий у першу чергу для передачічастотного діапазону сигналу - при дуже низькій частоті звук стаєглухим і нерозбірливим. Найчастіше для хорошої передачі звуку доситьчастоти, удвічі більшою максимальної частоти вихідного сигналу, хоча длядосягнення високої якості використовується трьох - п'ятиразове перевищення. Арозрядність впливає насамперед на кількість спотворень і шумів, що вносяться дозвук - при недостатній точності відліків звук стає різким інеприємним, як усередині металевої труби.

У популярних зараз побутових програвачів компакт-дисків використовуєтьсячастота дискретизації 44.1 кгц і відліки в 16 двійкових розрядів (65536фіксованих рівнів). У цифрових телефонних лініях застосовується 8 --розрядна (256 рівнів) оцифровка на 8 кГц, а в студійних системахобробки звуку - 24-розрядна (16777216 рівнів) з частотою 96 кГц.
Зрозуміло, що зі зростанням частоти дискретизації і розрядності відліку зростає іобсяг даних, займаний звуком. Наприклад, один компакт-диск вміщає 74хвилини стереозвучания, проте під час запису на ньому звуку в монофонічномутелефонному форматі час безперервного звучання складе більше доби.

Найпростіший ЦАП робиться за допомогою так званої резистивноїматриці, коли всі розряди двійкового числа, що представляє відлік, черезрезистори з різним опором зводяться в одну точку, причомуопір резисторів падає зі зростанням старшинства розрядів двійковогочисла. Таким чином, зміна старшого розряду з 0 в 1 і навпаки будевносити в лінію максимальна зміна напруги, а те ж саме у молодшомурозряді - мінімальне, і у випадку 8 розрядів різниця складе в точності
256 разів. При послідовному перебір всіх чисел від 0 до 255 сигнал навиході буде поступово змінюватися від нуля до максимуму - в 256 разів більшеплавно, ніж простий цифровий перехід від 0 до 1.

Років десять тому на комп'ютерах IBM PC подібні 8-розрядні ЦАПробилися за допомогою паралельного порту принтера, що має як раз 8 лінійданих, а при використанні додаткових ліній управління - і більшеякісний 12-розрядний. Виводячи з програми в порт відліки з потрібноюшвидкістю, можна отримати досить чистий звук, порівнянний за якістю зтелефоном або дешевим магнітофоном.

Зараз випускається широкий асортимент звукових адаптерів, абокарт, для всіх видів персональних комп'ютерів, а в багатьох моделях вониє компонентом системної плати. Сучасний звуковий адаптер містить
16-розрядні стереофонічні ЦАП і АЦП, що працюють на частоті 5 .. 48 кГц,які передають і отримують цифровий звук по каналах прямого доступу допам'яті (DMA), без прямої участі програм, яким залишається тільки вчаснозабирати готовий оцифрований фрагмент з АЦП, або подавати черговийцифровий фрагмент на ЦАП. Багато адаптери можуть записувати й відтворюватизвук одночасно, і програма при належному швидкодії може синхронновідтворювати записаний звук у вже обробленому вигляді.

1.3. Процесори DSP (Digital Signal Processing)

У принципі DSP (Рис.3) потрібен щоб розвантажити центральний процесор
(CPU) комп'ютера, та й взагалі трохи менше від нього залежати. Це робить роботуплати стійкіші і дозволяє уникнути багатьох проблем сумісності зрізними комп'ютерами.

Обробка цифрового звуку - окрема і досить велика область,яка, за

Рис.3.

Процесор-DSP.

суті, зводиться до виконання над числами-відліку тих самих математичнихоперацій, які в аналогових пристроях виконуються електроннимисхемами. Наприклад, посилення або ослаблення відповідає множення абоподіл відліків, змішування двох сигналів - попарне складання їх відліків,фазового зсуву - затримка одних відліків щодо інших. Єдинапроблема полягає в тому, що для виконання складних перетворень на зразокфільтрування або модуляції потрібна дуже велика кількість елементарнихчислових операцій, що рядовий комп'ютер не в змозі робитисинхронно з вступником сигналом (як кажуть - в реальному часі). Утаких випадках або застосовуються спеціальні цифрові сигнальні процесори
(DSP), або обробка проводиться основним процесором, але післяпопереднього запису звуку в пам'ять або на жорсткий диск, звідтворенням звідти після закінчення обробки. Ця так звананелінійна обробка займає більше часу і не дозволяє відразу чутирезультат, проте ніяк не обмежена за складністю і глибиною впливу назвук.

Приватним випадком обробки є простий монтаж фонограм, з якимпостійно стикаються оператори всіляких звукових студій. Те, щона звичайному магнітофоні робиться за хвилини, години і дні шляхом багаторазовогоперезапису зі стрічки на стрічку, навіть на самому простому комп'ютері займаєлічені секунди або годинник, завдяки повному візуального контролю іточності аж до одного цифрового відліку (при 44.1 кГц - 23 мкс).

Однак комп'ютер здатний не тільки зберегти і відтворити одного разузаписаний в нього звук, навіть після цифрової обробки - він може створюватиабсолютно нові звуки за допомогою апаратного або програмного синтезу.
Найпростіший метод синтезу полягає в створення серії відліків і циклічномуїх відтворення, в результаті чого виходить періодичний (тональний)звуковий сигнал. Наприклад, при відтворенні значень функції sin (x),обчислених з деяким кроком у межах періоду, виходить чистийсинусоїдальний звуковий сигнал з м'яким звучанням і чіткої музичноївисотою; при ускладненні обчислювальної функції звукові коливання будутьповторювати її графік - з точністю до параметрів оцифровки і похибок
ЦАП. Графік можна і намалювати прямо на екрані за допомогою миші; при цьомуплавному графіком будуть відповідати більш м'які, глухі звуки, акрутому - більш різкі, яскраві й дзвінкі.

Якщо взяти будь-який фізичний процес, який призводить до появи звуку
- Розряд блискавки, шум вітру або коливання скрипкових струн - то завжди можнарозробити досить точну математичну модель цього явища, яказведеться до системи рівнянь. Вирішуючи ці рівняння, можна отримати графікзвукових коливань, що виникають у цьому процесі, і потім відтворити їх.
Подібним чином було отримано передбачуваний звук московського Цар-Колоколаза допомогою лише його зовнішніх вимірювань і структурного аналізу сплаву.
Цей метод фізичного моделювання - найбільш точний для імітації реальнихзвуків, проте він же - самий трудомісткий і тривалий.

1.4. Частотна модуляція (FM)

Інший, простіший, метод синтезу полягає в генераціїсинусоїдальної сигналу, частота якого керується іншими генераторамитаких же сигналів - це різновид частотної модуляції (англ. FM). Урезультаті виходить сигнал досить складної структури, тембр якого можезмінюватися в надзвичайно широких межах. При достатній кількостікеруючих один одним генераторів (так званих операторів) і точномупідборі їх параметрів можна не тільки синтезувати незвичайні звуки, але йдостатньо точно імітувати звуки природи та музичних інструментів.
Однак на практиці кількість операторів не перевищує десяти, і розумнеуправління навіть таким невеликим числом їх сильно утруднений. У більшостізвукових адаптерів є апаратний FM-синтезатор з двома або чотирмаоператорами, за допомогою якого можна синтезувати різні шуми, Стукиі дзвони, однак для імітації музичних інструментів він в силу своєїпростоти зовсім непридатний.

1.5. Таблично-хвильової метод синтезу звуків (Wave table)

Найбільш поширений зараз метод синтезу музичних звуків --таблично-хвильовий (wave table - WT). Він полягає в записі характернихфрагментів звучання реальних інструментів - початкового і середнього зачасу всього звучання ноти - і використання їх для синтезу всіх іншихзвуків, що видаються цими інструментами. Записані фрагменти утворюютьосновний тембр інструмента, а різні прийоми обробки в реальному часі
- Зміна частоти, амплітуди, додавання гармонік або їх фільтрація --надають тембром відтінки і динаміку, властиві різним прийомам гри. Дляпідвищення достовірності імітації береться більше зразків (англ. samples)звучання і виконується більше роботи по їх обробці під час синтезу; впростому випадку таблично-хвильової метод вироджується у так званийсемплерний, при якому звучання інструменту записується і відтворюєтьсяцілком від початку до кінця. Піонером у реалізації WT-синтезу стала в 1984році фірма Ensoning. Незабаром WT-синтезатори стали виробляти таківідомі фірми, як Emu, Korg, Roland та Yamaha.

Як зразки звучань у таблично-хвильовому і семплерний методахможуть використовуватися і результати інших методів синтезу або обробки.
Наприклад, багато модних зараз "електронні" звучання отримані шляхомскладної обробки різних ударних звуків, звуку падіння крапель і навітьскреготу іржавого заліза. Шляхом навмисного огрублення, внесення спотворень ідодаткових призвуків спочатку м'які звуки робляться більш різкими іпронизливими (яскравий приклад - дисторшн або овердрайв для гітари), аспочатку дзвінкі і яскраві - пом'якшуються і вирівнюються. За допомогою навітьпорівняно простих операцій на зразок підсумовування сигналів з фазовим зрушеннямможна отримувати зовсім не схожі на оригінали звуки.

Останнім часом все більше число звукових адаптерів оснащуєтьсятаблично-хвильовими синтезаторами, можливості яких наближаються допрофесійним синтезаторів, використовуваним на музичній сцені. Всі вонимістять заздалегідь заданий стандартний набір звуків мелодійних та ударнихінструментів, що дозволяє їм більш-менш схоже виконувати одні й ті жмузичні твори у нотній формі, а деякі того ж дозволяютьвикористовувати додаткові - готові або самостійно створені - наборизвуків. Всі синтезатори надають можливості з управлінняартикуляцією, амплітудної і частотної модуляцією звучання, а найбільшрозвинені дозволяють "на ходу" в широких межах змінювати спектр звуку,створювати ефекти реверберації, хорового звучання, обертання звуку і т.п.

Управляються комп'ютерні синтезатори, як і їх "старші брати", придопомогою спеціального музичного цифрового інтерфейсу MIDI. Всерединікомп'ютера він представляє собою просто розширення нотної системи записумузики з додатковими командами для управління її виконанням; до того ждо цього більшість звукових адаптерів містить зовнішній MIDI-інтерфейс, доякого можна підключити будь-яку кількість клавішних або модульнихмузичних синтезаторів, блоків обробки звуку, датчиків, системосвітлення і т.п. Комп'ютер в цьому випадку виступає в ролі "мозковогоцентру ", що управляє всім цим електронним звіринцем - як вдома або надискотеці, так і в професійної музичної, театральної студії або вконцертному залі. У цих областях персональні комп'ютери влаштувалися такж давно і міцно, як в лабораторіях математиків і фізиків, але самеголовне полягає в тому, що багато речей, які ще недавно були можливілише на дуже складної і дорогої апаратури, стають доступні кожному, укого є сучасний персональний комп'ютер зі звуковим адаптером - навітьсамим простим і дешевим. Досить навчитися його правильно застосовувати - ідля вас вже не буде нічого принципово неможливого у світі звуку.

2. Найважливіші параметри Звукова карта

2.1. Огляд

Для отримання прийнятної якості запис комп'ютерної музикинеобхідно користуватися апаратурою, здатної його забезпечити. Числорізних моделей звукових карт становить кілька десятків. А якщовраховувати ще й різні версії одних і тих самих пристроїв, то при покупцікарти доводиться вибирати майже із сотні найменувань. Не всяка звуковакарта здатна на більше, ніж озвучування комп'ютерних ігор. Звичайно,приналежність звукової карти до продукції відомих фірм є вагомоюпричиною того, що саме її слід вибрати, це позначиться надалі нанадійності роботи. До найважливіших параметрів ставляться, в першу чергу:

> метод синтезу музичних звуків, реалізований у синтезаторізвукової карти;

> розрядність АЦП/ЦАП звукової карти;

> діапазон частот дискретизації;

> відношення сигнал/шум;

> динамічний діапазон.

У сучасних звукових картах як і раніше, застосовується частотний синтеззвуків (FM-синтез), але це робиться в основному з метою забезпеченняпідтримки старих ігор. Основним методом синтезу в даний час єхвильовий метод, або, як його ще називають, метод хвильових таблиць (WT -синтез).

Після першого ж порівняння звучання MIDI-інструментів в FM і WTваріантах можна вирішити для себе, що FM-інструменти не варті того, щобвитрачати на них час. Тому далі мова піде тільки про WT-синтезаторахзвукових карт.

2.2. Розрядність звукової картки

Розрядність звукової карти суттєво впливає на якість звуку.
Проте перш ніж перейти до більш детального обговорення цього питання,слід пояснити, що мова йде про розрядності АЦП і ЦАП. Звукові картиподвійного призначення мають у своєму складі одночасно два функціональнонезалежних вузла: WT-синтезатор і пристрій оцифровки звукових сигналів,що надходять із зовнішнього джерела. У кожний з вузлів входить як мінімум поодному ЦАП. У пристрої оцифрування, крім того, є АЦП. У недавньомуМинулого пряма вказівка на розрядність звукової карти містилася в їїназві у вигляді числа 16. Тим самим виготовлювачі підкреслювали, що в їхньомупродукції якість цифрового звуку як би відповідає якості звукулазерного програвача, а не якийсь там 8-бітної карти. Надалі
16 розрядів в ЦАП/АЦП стали нормою, а числа «32» або «64» у назвах сталиозначати зовсім інша - максимальна кількість одночасно звучатьголосів синтезатора звукової карти (поліфонію).

Деякі високоякісні звукові карти обладнані 18-бітними інавіть 24-бітними ЦАП/АЦП. Звукові редактори, працюючи з будь-якими звуковимикартами, в тому числі і 16-бітними, в процесі перетворень відліківсигналу використовують арифметику з розрядністю двійкового подання числа,перевищує 16. Це дозволяє зменшити похибку, що накопичуються впроцесі виконання складних алгоритмів обробки, що у противномувипадку виявлялася б як спотворення звуку.

Чому ж так важливо наявність великої кількості розрядів в пристроях
ЦАП і АЦП? Справа полягає в тому, що безперервний (аналоговий) сигналперетвориться в цифровій з деякою похибкою. Ця похибка тимбільше, чим менше рівнів квантування сигналу, тобто чим далі відстоятьодин від одного допустимі значення квантування сигналу. Число рівнівквантування, у свою чергу, залежить від розрядності АЦП/ЦАП. Похибки,що виникають в результаті заміни аналогового сигналу поруч квантованими порівнем відліків, що можна розглядати як його спотворення, викликанівпливом перешкоди. Цю перешкоду прийнято образно називати шумом квантування.
Шум квантування є різниця відповідних значеньреального і квантування за рівнем сигналів.

У разі перевищення сигналом значення самого верхнього рівняквантування ( «старшого» кванта), а так само у разі, коли значення сигналувиявляється менше нижнього рівня квантування ( «молодшого» кванта), тобтопри обмеженні сигналу, виникають викривлення, більш помітні у порівнянні зшумом квантування. Для виключення спотворень цього типу динамічнідіапазони сигналу і АЦП повинні відповідати один одному: значення сигналуповинні розташовуватися між рівнями, відповідними молодшому і старшомукванта.

При записі зовнішніх джерел звуку це досягається за допомогоюрегулювання їх рівня, крім того, застосовується стиснення (компресія)динамічного діапазону, про яку мова піде нижче.

У звукових редакторів існує операція нормалізації амплітудисигналу. Після її застосування найменше значення сигналу стане рівнимверхнього рівня молодшого кванта, а найбільша - нижнього рівня старшого.
Таким чином, від обмеження сигнал зверху і знизу буде захищенийпроміжками, шириною в один квант. Зрозуміло, якщо при записі вже маломісце обмеження амплітуди, то нормалізація не позбавить сигнал відспотворення.

Прийнятним вважається 16-розрядне подання сигналу, що є вНаразі стандартним для відтворення звуку, записаного вцифровій формі. З точки зору зниження рівня шумів квантування подальшезбільшення розрядності АЦП недоцільно, оскільки рівень шумів, що виниклиз інших причин (теплові шуми, а також імпульсні перешкоди, що генеруютьсяелементами схем комп'ютера і поширюються або по ланцюгах живлення, абоу вигляді електромагнітних хвиль), все одно виявляється значно вище, ніж
-96дБ.

Однак збільшення розрядності АЦП обумовлена ще одним фактором --прагненням розширити його динамічний діапазон. Динамічний діапазон цемаксимальне і мінімальне значення сигналу, який може бутиперетворений у цифрову форму без спотворення і втрати інформації.
Мінімальний сигнал не може бути менше, ніж напруга, відповіднеодному кванта, а максимальний - не повинен перевищувати величини напруги,відповідного N кванта. Тому динамічний діапазон для 16-розрядного
АЦП складає 96 дБ, для 18-розрядного-108 дБ, для 20-розрядного-120 дБ.
Іншими словами, для запису звучання деякого джерела звуку, динамічнийдіапазон якого складає 120 дБ, потрібно двадцатіразрядний АЦП. Якщотакого немає, а є тільки шестнадцатіразрядний, то динамічний діапазонзвуку має бути стислий на 24 дБ: з 120 дБ до 96 дБ.

В принципі, існують методи й пристрої стиснення (компресії)динамічного діапазону звуку. Але те, що вони виробляють зі звуком, як непом'якшував формулювання, все одно спотворює його. Саме тому так важливо дляоцифровки звуку використовувати АЦП, що має максимальну кількість розрядів.
Власник 16-бітної звукової карти може переконатися у відсутності особливихпричин для розлади: динамічні діапазони більшості джерелзвуку цілком відповідають динамічному діапазону такий звукової карти.
Крім того, 18-бітне або 20-бітне подання сигналу застосовуєтьсятільки на етапі обробки звуку. Кінцева аудіопродукція (CD і DAT)реалізується в 16-бітному форматі.

Після того як ми трохи розібралися з розрядністю звукової карти,настав час поговорити про частоту дискретизації.

2.3. Частота дискретизації

У процесі роботи АЦП відбувається не тільки квантування сигналу порівня, але і його дискретизація в часі. Сигнал, безперервно змінюєтьсяв часі, замінюють поруч відліків цього сигналу. Зазвичай відліки сигналуберуться через однакові проміжки часу. Інтуїтивно ясно, що якщовідліки відстоять один від одного на занадто великі інтервали, то придискретизації може відбутися втрата інформації: якщо важливі змінисигналу відбудуться не в ті моменти, коли були взяті відліки, вони можутьбути «пропущені» перетворювачем. Виходить, що відліки слід брати змаксимальною частотою. Природним межею служить швидкодіюперетворювача. Крім того, чим більше відліків припадає на одиницючасу, тим більший розмір пам'яті необхідний для зберігання інформації.

Проблема відшукання розумного компромісу між частотою взяттявідліків сигналу і витрачанням ресурсів трактів перетворення і передачіінформації виникла задовго до того, як на світ з'явилися перші звуковікарти. В результаті досліджень було сформульовано правило, яке ввітчизняної науково-технічній літературі прийнято називати теоремою
Котельникова [Котельников В.А. Теорія потенційної завадостійкості .-
М., Госэнергоиздат, 1956].

Якщо поставити перед собою завдання обійтися без формул і використаннясерйозних наукових термінів типу «система ортогональних функцій», то сутьтеореми Котельникова можна пояснити наступним чином. Сигнал,представлений послідовністю дискретних відліків, можна зновуперетворити на вихідний (безперервний) вид без втрати інформації тільки втому випадку, якщо інтервал між сусідніми відліку не перевищує половиниперіоду самого високочастотного коливання, що міститься в спектрі сигналу.

Зі сказаного випливає, що відновити без спотворень можна тількисигнал, спектр якого обмежений певною частотою F. Теоретично всереальні сигнали мають нескінченні спектри. Для того, щоб придискретизації уникнути викривлень, пов'язаних з цією обставиною, сигналспочатку пропускають через фільтр, що пригнічує в ньому всі частоти, якіперевищують задане значення Fmax і лише потім проводять дискретизацію.
Відповідно до теореми Котельникова частота, з якою слід брати відліки,складає Fд = 2Fmax Теорема отримана для ідеалізованих умов. Якщоврахувати деякі реальні властивості сигналів та пристроїв перетворення, точастоту дискретизації слід вибирати з деяким запасом в порівнянні ззначенням, отриманим з попереднього вираження.

У стандарті CD частота дискретизації дорівнює 44,1 кГц. Для цифровихзвукових магнітофонів стандартна частота дискретизації становить 48 кГц.
Звукові карти, як правило, здатні працювати в широкому діапазоні частотдискретизації. Важливо, щоб максимальне значення частоти дискретизаціїбуло не менш 44,1 кГц, інакше якості звучання CD досягти невдасться. Слід розрізняти частоту дискретизації в АЦП/ЦАП, призначенихдля оцифровки зовнішніх сигналів, і частоту дискретизації в ЦАП WT -синтезатор звукової карти. Значення останньої може не збігатися ззазначеними стандартними значеннями.

2.4. Дуплекс і наявність цифрового виходу

Досить часто виробники, доводячи перевагу своїх звуковихкарт, підкреслюють ще дві обставини:

> наявність у звукової карти виходу, на якому інформація представленав цифровій формі;

> наявність дуплексного режиму прямого доступу до пам'яті.

Дійсно, якщо звукова карта має вихід, на який сигналинадходять не в аналогової (після ЦАП), а в цифровій формі, то це дозволяєзменшити спотворення, пов'язані з додатковими перетвореннями приподальшої цифрової обробки сигналу поза звукової карти. Це стаєактуальним при записі композиції на CD або DAT.

Так, наприклад, в звукових картах SB AWE32, AWE64 є роз'ємінтерфейсу S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format - формат цифровогоінтерфейсу фірм Sony і Philips), який призначений для передачі звуковихсигналів від WT-синтезатора в цифровій формі, Але не слід забувати, що
S/PDIF є лише спрощений варіант професійногостудійного інтерфейсу AES/EBU (Audio Engineers Society/European Broadcast
Union), розробленого Європейським союзом радіомовних.

Для розвантаження центрального процесора робота АЦП/ЦАП звукових карторганізується в режимі прямого доступу до пам'яті [Direct Memory Access -
DMA). Повний дуплекс [Full-Duplex) означає здатність звукової картиодночасно відтворювати і записувати звук. Для цього потрібнопідтримка звуковою картою одночасно двох каналів DMA. Для звукових картсімейства AWE можлива організація одного 16-ти розрядного і одного 8-мирозрядного каналів. По одному з них можливий запис, а по іншомувідтворення. Це обмеження ускладнює роботу з програмамибагатоканального монтажу та відомості, а також підготовку матеріалу для запису
CD на тому ж комп'ютері, на якому встановлена звукова карта.

3. ОСНОВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ЗВУКУ НА КОМП'ЮТЕРІ

3.1. Що таке MIDI-технологія

, що з'явилася на початку вісімдесятих років MIDI-технологія незабаромотримала новий імпульс у зв'язку із широким поширенням персональнихкомп'ютерів.

Міді файл являє собою список посилань на звуки в WT синтезаторізвукової карти, і список команд, таких як тональність, тривалість,швидкість звуку і т.д.

Основними недоліками MIDI вважаються низька швидкість п?? редачіінформації, вузький діапазон зміни параметрів і обмежена сферазастосування. У той час коли одне з головних її переваг - невеликий обсягфайлів - останнім часом вже втратило вирішальне значення: ціни на друкарські
CD-приводи і "болванки" для запису стають доступніше. А з появоюшироких можливостей щодо використання при створенні музики готових, заздалегідьзаписаних музичних фраз з CD-якістю (всякі "лупи", "семпли" і т.п.)багато "артисти" взагалі вирішили, що таких проблем, як навчання нотноїграмоті, володіння інструментом, MIDI-технологія і пр. для них неіснує.

Однак якщо взяти до уваги, що MIDI-технологія спочаткупризначалася не для запису або відтворення музики, а тільки лише дляуправління на певному відстані (у просторі та часі) синтезаторами,звуковими модулями та іншими "залізними" ящиками, то багато претензій до неїбудуть зняті. Це все одно, що дорікати віолончель за погане звучання підфлейтові регістрі.

Отже, щоб закінчити думку про переваги і недоліки MIDI, зробимокілька попередніх висновків. По-перше, MIDI-технологія залишаєтьсяпровідною в комп'ютерній та апаратно-студійного області. По-друге, вонаудосконалюється, враховує нові вимоги і нові технічніможливості. Про це говорить послідовне поява стандартів GM, GS і
XG. По-третє, ідея виявилася настільки вдалою, що MIDI-технологіязалучає до сфери свого впливу все нові і нові області, для яких вонаі не призначалася, - управління магнітофонами, пристроями звуковоїобробки, мікшерський пультами (не кажучи вже про мультимедійних продуктах ікомп'ютерних іграх).

У музичному навчанні якість звучання вже не грає настількизначної ролі, як в звукозапису або концертної діяльності. Затеможливість відтворювати досліджуваний опус в будь-якому темпі і (тут вокалісти ідуховики повинні затамувати подих) в будь-якій тональності роблять MIDI-технологіюнезамінною в музичних школах і училищах. Смішно сказати, але для цьогодостатній 286-й комп'ютер зі звуковою картою за 40 дол Я думаю, недалекотой час, коли такий собі апарат, подібними характеристиками станепоширеною метронома. А замість товстих нотних збірок люди будутькупувати дискети з етюдами Черні чи Шопена.

3.1.1. Опис MIDI-інтерфейсу.

MIDI - Musical Instrument Digital Interface - комп'ютерний протокол
(іноді кажуть - мова), призначений для зв'язку одного музичногопристрої з іншим. Обидва ці пристрої повинні мати будь-якого видумікропроцесором або програмою, які підтримують MIDI-протокол.

Рис.4.

Приклад використання MIDI.

Приклад використання MIDI: На синтезаторі ви можете грати ноти,вибирати новий тембр інструмента, міняти гучність, але сам він зараз незвучить. Всі перераховані дії передаються по MIDI-кабелю (червоногокольору) у вигляді команд на звуковий модуль. Останній виконує всі цідії (звучать зіграні ноти, змінюється тембр і гучність) і видає звукчерез звичайні динаміки. Якщо стрілка показує напрямок