Поддерживаемые спецэффекты. К спецэффектам, поддерживаемым звуковыми картами, относятся реверберация, хорус и различные 3d-расширения.

Амплитудные преобразования. Выполняются над амплитудой сигнала и приводят к ее усилению/ослаблению или изменению по какому-либо закону на определенных участках сигнала.

Частотные преобразования. Выполняются над частотными составляющими звука: сигнал представляется в виде спектра частот через определенные промежутки времени, производится обработка необходимых частотных составляющих, например, фильтрация, и обратное "сворачивание" сигнала из спектра в волну.

Фазовые преобразования – сдвиг фазы сигнала тем или иным способом; например, преобразования стерео сигнала позволяет реализовать эффект вращения или "объёмности" звука.

Временные преобразования. Реализуются путем наложения, растягивания/сжатия сигналов, что позволяет управлять пространственными характеристиками звука.

Эффект эхо (Echo). Реализуется с помощью временных преобразований. Фактически, для получения эха необходимо на оригинальный входной сигнал наложить его задержанную во времени копию.

Эффект повторение (Reverberation). Эффект заключается в придании звучанию объемности, характерной для большого зала, где каждый звук порождает соответствующий, медленно угасающий отзвук. На входной сигнал накладывается задержанный во времени выходной сигнал, а не задержанная копия входного.

Эффект хор (Chorus). В результате его применения звучание сигнала превращается как бы в звучание хора или в одновременное звучание нескольких инструментов. Задержанные копии входного сигнала подвергаются слабой частотной модуляции перед смешиванием с входным сигналом. Увеличение количества голосов в хоре достигается путем добавления копий сигнала с различными временами задержки.

• Цифровые технологии в звуковых картах, многоканальный звук, спецификация High DefinitionAudio.

По степени вытеснения аналоговой обработки цифровой технологией фирма Intel различает три градации звуковых карт:

♦ Аналоговые (analog) карты имеют аналоговые входные (микрофон, линей­ный вход, CD) и выходные (линейный вход и вход от усилителя) цепи.

В этих картах чаще всего применяются аналоговые микшеры. На картах рас­полагается и порт традиционного аналогового джойстика и MIDI. В первом поколении карт использовалась шина ISA, аудиокристаллы располагались и на некоторых системных платах. Теперь их сменяют карты для PCI, но при этом обычно сохраняется совместимость с SB 16.

Карты Digital Ready позволяют заменить входные и выходные аналоговые интерфейсы цифровыми, используя шины общего назначения (USB, FireWire) и специальные цифровые аудиоинтерфейсы (S/PDIF, I2S) для подключения цифровой аудиоаппаратуры. В этих картах аудиопоток от любого источника внутри карты представляется в цифровом виде и может перенаправляться как на аналоговые, так и на цифровые внешние интерфейсы или носители информации.

Разрядность обрабатываемых аудиоданных увеличивают до 32 бит, чтобы при вы­числениях не терялась точность. Преобразователи ЦАП используются толь­ко для прослушивания, так что их погрешности и шумы не накапливаются. Поскольку между такой картой и системной шиной может циркулировать множество цифровых аудиопотоков, в качестве шины расширения PCI аль­тернатив не имеет. Интерфейс аналогового джойстика с этих карт уходит, подразумевается его замещение цифровым для шины USB.

В полностью цифровых (digital only) картах совершенно отсутствуют анало­говые интерфейсы, в них используются интерфейсы S/PDIF, I²S, AC-Link,а также ввод-вывод по шинам USB и FireWire. В этих картах от традицион­ных 16-битных стереостандартов переходят к многоканальным системам большей разрядности и с частотой квантования 48 кГц и выше.

Аппаратные средства, реализующие функции обработки аудиопотоков, называют аудиоакселераторами. Фактически, это сигнальные процессоры (DSP) со стандартизованным про­граммным интерфейсом (набором драйверов). В среде Windows эффективно взаимодействовать с аппаратными средствами компьютера позволяет техноло­гия DirectX. Для звуковых задач в ней имеются интерфейсы DirectSound и DirectSound 3D, названия которых говорят сами за себя. Приложения вызы­вают аудиосервисы через стандартные программные интерфейсы, а если в системе установлен аудиоакселератор с поддержкой DirectSound и DirectSound 3D, то возможности этих сервисов расширяются, а нагрузка на процессор снижается.

С переходом на цифровые технологии обработки аудиосигналов возникает про­блема сведения на микшере сигналов от источников с разными частотами вы­борки. В аналоговой обработке таких проблем не возникает. Самый простой (но не самый лучший) способ сведения — преобразовывать цифровые сигналы в аналоговые, фильтровать и суммировать уже аналоговые сигналы (а потом их снова преобразовывать в цифровые, например, для записи в файл). Однако воз­можно и чисто цифровое решение проблемы — преобразование частоты дискре­тизации, оно же ресэмплинг (resampling), или SRC (Sample Rate Conversion). Преобразование возможно в сторону как понижения (прореживание выбо­рок), так и повышения частоты. Понижение частоты автоматически приво­дит к пропорциональному сужению полосы пропускания аудиосигнала (вспом­ним теорему Котельникова). Повышение частоты выборок путем пересчета аудиосигнал, естественно, не улучшит — новые выборки будут «придуманы» конвертером путем интерполяции реально существующих. Вполне очевидно, что пересчет окажется гораздо проще (и вернее) при удвоении частоты, а не при ум­ножении, скажем, на 8/7. В цифровой аудиосистеме удобно привести все сигна­лы к единой частоте, а с точки зрения максимального сохранения качества — к самой высокой из используемых.

Многоканальный звук — High Definition Audio

На смену АС'97 в 2004 году фирма Intel выпустила спецификацию High Definition Audio (сократим ее название до HDA). Ее основная цель — создать инфраструктуру и определить архитектуру аудиоподсистемы, обеспечивающей многоканальные цифровые потоки между кодеками и памятью. Аудиопотоки позволяют использовать HDA и для подключения кодеков голосовых модемов. Совместимость HDA с АС'97 не предусматривается, хотя общая архитектурная идея та же и даже микросхемы аудиокодеков совпадают по назначению многих выводов.

По сравнению с АС'97 в HDA увеличилась пропускная способность интерфейса и повысилась эффективность его использования за счет отказа от деления кадра на фиксированные 20-битные слоты. Система HDA поддерживает одновременную работу 15 входных и 15 выходных потоков, при этом каждый поток может нести цифровую информацию до 16 каналов. Поддерживаемые частоты выборок — 6-192 кГц, разрядность отсчетов — 8, 16, 20, 24 и 32 бит.

В спецификации приводится назначение контактов аудиокодека — микросхемы в 48-выводном корпусе. Помимо сигналов интерфейса HDA Link (по одной ли­нии SDI и SDO) и цепей питания, в «настольном» варианте кодека определены следующие сигналы:

8 стереопортов (сигналы PORT-A_L, PORT-A_R, ..., PORT-H_L, PORT-H_R) - мо­гут быть как входами, так и выходами. Выводы, используемые для портов G...H, становятся выводами смещения, если порты А, В, С, D используются как микрофонные входы.

Стереовход аналогового сигнала воспроизведения CD/DA (CD-L, CD-R).

Цифровой интерфейс (вход и выход) SPDIF-IN, SPDIF-OUT.

Вход РСВЕЕР (от выхода PC Speaker).

Выходы смещения микрофонных входов (VrefOut-A, ..., VrefOut-H) — управля­ются программно. Могут быть заземлены, находиться в высокоимпедансномсостоянии либо получать 50, 80 или 100 % питающего напряжения.

Входы SENSE_A, SENSE_B — позволяют определять подключение разъемов с помощью кнопок, замыкаемых в гнездах при вставленных «Джеках». Входы SENSE_x дают возможность отслеживать подключение-отключение шнуров (точнее, вилок) за счет функции jack sense, которой обладают многие совре­менные звуковые карты (не только с HDA). На гнездах установлены кнопки, которые при вставленной вилке заземляют цепь через резистор; сопротивление резистора кодирует номер порта данного гнезда (рис. 12.11). При изменении состояния подключения кодек посылает сообщение, которое обрабатывается драйвером. Пользователю выводится вопрос о том, что он подключил к данному порту (и на картинке показывают, куда). Если возможности кодека позволяют сконфигурировать данный порт на требуемую функцию, посылаются необходимые конфигурационные Команды. В противном случае пользователю показывают, куда это устройство следует подключить.

Конкретные модели кодеков могут использовать не все сигнальные выводы. Параметры кодеков, устанавливаемых в системных платах с интегрированным звуком, как правило, не являются выдающимися среди своих «родственников» — специализированных звуковых карт.