Zvuková karta a jiná zařízení

Zvuková karta

Realizuje kvalitní akustický vstup a výstup nf signálů. Umožňuje z počítače přehrávat zvuk přes periferní zařízení.

Ukázka setu zvukové karty dodávané spolu se sluchátky.

Princip činnosti

Záznam

• při záznamu se zvukový signál vzorkuje (tj. v určitých časových okamžicích se odebere vzorek signálu)

• vzorkovací frekvence (Sampling frequency) - převrácená hodnota udává počet vzorků, které se ze signálu získají za jednotku času

• Shannon-Kotělnikův teorém: vzorkovací frekvence musí být nejméně dvakrát větší než nejvyšší frekvence zaznamenávaného zvukového signálu

• podle velikosti každého vzorku se mu přiřadí určitá hodnota bitů (může být 8 nebo 16 bitová)

• Počet bitů vzorkování - určuje, v kolika úrovních lze kvantovat analogový signál:

1. 8 bitů … 256 úrovní
   
2. 16 bitů … 65 536 úrovní
   

• Na vzorkovací frekvenci a počtu bitů závisí přenosová rychlost

1. při 8bitovém převodníku a … 44 kB/s
   
2. při 16bitovém převodníku a … 88 kB/s
   
3. při požadavku na stereofonii signálu se přenosová rychlost zdvojnásobuje!
   

Vzorkování je znázorněno na obrázku [1]. 

• čím více úrovní, tím lze dosáhnout vyšší dynamiky nf signálu:

1. 8 bitů … 256 úrovní …
   
2. 16 bitů … 65 536 úrovní …
   

Přehrávání

• podle velikosti jednotlivých vzorků se na výstup zvukové karty nastaví hodnota napětí

• změny tohoto napětí jsou reproduktory přeměněny na zvuk

• na velikosti vzorkovací frekvence a bitové hloubky závisí kvalita výsledného zvuku

Ukládání zvuku do souboru a jeho velikost:

• 6 b, stereo Þ přenosová ryhlost 2 × 88 kB/s = 176 kB/s

• 5 minut záznamu: 5 × 60 = 300 s, 176 × 300 = 52 MB

• Pro ukládání zvuku do souboru se provádí komprimace - v reálném čase ji provádějí obvody kodeků (COmpress-DECompress) - komprese a dekomprese. Tyto obvody bývají součástí tzv. signálových procesorů.

Doplňkové funkce zvukových karet

• generování zvuků pomocí syntezátoru (frekvenční syntéza - frekvence základní harmonické je ovlivňována dalšími signály)

• možnost akustického vstupu (typicky mikrofon - mono (na kartě bývá zesilovač), line - stereo (kvalitnější, bez zesilovače))

• rozhraní MIDI (Musical Instruments Digital Interface) - rozhraní pro hudební nástroje

• Činnost zvukových karet je podporována programově:

1. přehrávací programy
   
2. syntezátory
   
3. mixážní pultíky
   
4. programy pro podporu MIDI (sekvencery)
   
5. notátory (z akustického průběhu notový záznam)
   

Součásti zvukových karet

• Digital Signal Processor (DSP) - většina výpočtů

• Digital-to-Analog Converter (DAC) - DA převodník

• Analog-to-Digital Converter (ADC) - AD převodník

• Read-Only Memory (ROM) nebo Flash memory jako paměť

• Musical Instrument Digital Interface (MIDI) pro připojení externího nástroje (většinou polečné pro herní port)

• konektory pro připojení repro, mikrofonu… (3,5mm Jack konektor)

USB zvukové karty

• náhrada běžné zvukové karty, často využívané v notebooku, případně doplnění malých počítačových stanic, které umožňují pouze dvoukanálový stereo výstup

• výhoda možnosti přenosu, vlastní ovladače karty umožní širší možnost nastavení než integrované zvukové karty

• malé USB zvukové karty se častěji přehřívají

• vhodnější vyšší investice do zvukové karty pro lepší a kvalitnější poslech

Externí zvuková karta Creative s optickým SPDIF vstupem.

Dolby Digital

Znázornění DolbyDigital ve formě rozložení reproduktorů [8].

• označení ztrátové komprese zvuku využívající celkem 6 kanálů

• zvukový přenos je rozdělen do 5 stejných reproduktorů s plným rozsahem a jedním s rozsahem nízkých frekvencí nazývaný subwoofer (frekvence do 120Hz)

• nejčastěji v sestavě 5.1 nebo 7.1

• dříve nebylo standardem, dnes je však běžně obsaženo v notebooku, smartphonech, televizním vysílání atd.

[1] - BUCHA, Pavel. Nové komponenty e-kurzu pro předmět Periferní zařízení : bakalářská práce. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta pedagogická, 2015, 68 l., 2 l. příl., Vedoucí bakalářské práce: Ing. Petr Michalík, Ph.D.

[8] VAŇÁČEK, Jiří. Wikipedie [online]. 1.4.2007 [cit. 1.4.2017]. Dostupný na WWW: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Konfigurace_zvukov%C3%A9ho_form%C3%A1tu_Dolby_Digital_5.1.png

Licence - CC BY-SA 3.0