Метод натуральной цифровой записи звука называется PCM (Pulse Code Modulation — импульсно-кодовая модуляция). Он заключается в том, что в ходе записи в течение каждой секунды многократно регистрируется текущая амплитуда звуковой волны. Некоторое значение амплитуды принимается как максимально возможное в данной звукозаписи. В соответствии с выделенным для оцифровки единичным элементом данных максимальному значению присваивается самое большое целое число.
Далее текущее значение амплитуды масштабируется относительно максимального и округляется до ближайшего целого числа. В результате получается единичный снимок -кадр звуковой волны. Цифровая звукозапись представляет собой последовательность таких кадров, а частоту, с которой делают снимки, называют частотой дискретизации, или частотой квантования, или частотой оцифровки.
Чем выше частота дискретизации, тем более точно цифровая запись будет соответствовать аналоговому образцу. По правилу Котельникова (иначе правило Найквиста), частота дискретизации должна не менее чем вдвое превышать максимальную частоту записываемого звука.
Сильно влияет на точность записи и величина единичного массива данных (иногда называемая глубиной оцифровки или разрядностью представления), определяющая число различимых уровней записываемого звукового сигнала. От разрядности зависит отношение максимально воспроизводимой громкости звука по отношению к громкости шумового фона. Слуховая система человека способна различать звуки в диапазоне до 120 дБ. При 8-битной записи диапазон составит 48 дБ (всего 255 значений). При 16-битной записи диапазон составит 96 дБ.
.
Аппаратный эквалайзер. Блок FM. Блок волнового табличного синтеза. Функции аналоговой цепи аудиокарты.
Сигнал, поступающий на выходы аудиокарты, может предварительно обрабатываться аппаратным эквалайзером. Обычно его применяют в достаточно дорогих устройствах, большинство массовых звуковых карт аппаратного эквалайзера не имеют. В принципе, функции эквалайзера достаточно хорошо реализуются и программными способами.
Звуковая карта служит не только для обработки и преобразований внешних сигналов, но и должна сама генерировать аудиоданные по командам, подаваемым программным обеспечением. В звуковых картах применяют два метода генерации аудиосигнала: FM-синтез и волновой табличный синтез.
Блок FM (Frequency Modulation — частотная модуляция) синтезатора имеет несколько каналов (голосов). Каждый канал содержит несколько генераторов синусоидального сигнала (операторов). Цепочка генераторов в канале управляется по параметрам частоты и амплитуды. Итоговый сигнал представляет собой смесь синусоидальных сигналов. В качестве FM- синтезаторов чаще всего применяют микросхемы OPL2 или OPL3 фирмы Yamaha. Первая поддерживает два канала, a OPL3 — четыре канала.
Блок волнового табличного синтеза (Wave Table Synthesizer) работает на основе таблицы образцов звучания определенного набора музыкальных инструментов и других источников звука. Эти образцы хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ROM) на звуковой карте или загружаются программно из оперативной памяти. В некоторых звуковых картах используют смешанный метод, когда базовая таблица находится в ROM, а ее расширения поступают из оперативной памяти.
До перехода на интерфейс PCI аудиокарты с волновым табличным синтезатором часто имели собственное ОЗУ емкостью до 4 Мбайт. Сейчас такие конструкции не применяют, так как пропускной способности шины PCI вполне хватает для загрузки таблиц из основной оперативной памяти компьютера.
Мультимедийные устройства — это устройства общения компьютера с человеком через разные среды (multi media — множество сред). Поскольку основная информация воспринимается зрительно, главным устройством вывода является дисплей. Кроме текста и графики на дисплей мультимедийного компьютера может выводиться видеоизображение — воспроизводиться видеозапись (с CD и DVD), приниматься поток видеоданных по сети (видеоконференц-связь), воепроизводиться «живое» видео от внешних источников сигнала (камеры, телеприемника, видеомагнитофона). Для этого от дисплея дополнительных способностей (кроме общего качества) практически не требуется. Воспроизводить поток сжатых видеоданных (для проигрывания фильмов и телеконференций) может практически любой дисплейный адаптер современного компьютера, но дополнительные аппаратные средства ускорения декодирования и масштабирования позволят улучшить качество при снижении загрузки центрального процессора. Для работы с источниками видеосигнала требуются специальные аппаратные средства (видеобластер), позволяющие выводить видео в окно экрана, захватывать отдельные кадры для сохранения и обработки и даже захватывать поток кадров «живого» видео. Для компьютеров выпускают карты телевизионных приемников (тюнеров), способных принимать телепрограммы одного или нескольких стандартов вещания. Тюнер может входить и в состав графической карты — такой «комбайн» приобретает богатые функциональные возможности. Например, можно выводить в отдельные окошки сигналы нескольких каналов (правда, не полнодвижущиеся, поскольку приемник один и его можно лишь переключать с канала на канал, запоминая картинку). Полезным свойством графической карты является выход на телевизионный приемник (монитор) — с его помощью можно выводить изображение на большой экран и даже на несколько экранов, что удобно на презентациях и тому подобных мероприятиях. К графическому адаптеру могут подключаться и специальные проекционные аппараты, выводящие изображение на большой экран.
[1] Метод Гуро
[2] Метод Bump Mapping