Компьютерный звук. Вопросы и ответы. Энциклопедия компьютерного звука

Какими характеристиками описывается звуковая карта?

В основные технические характеристики входят: ширина частотного диапазона (Frequency Response), частота дискретизации (Sample Rate), разрядность, отношение сигнал/шум (SNR, Signal-to-Noise Ratio), общие гармонические искажения (THD, Total Harmonic Distortion), интермодуляционные искажения (Intermodulation Distortion).

Также в спецификацию входит перечисление количества и качества имеющихся входов/выходов, MIDI-устройств, аппаратных эффект-процессоров и поддерживаемых технологий, таких как EAX, A3D, Direct Sound.

Какие характеристики являются определяющими при выборе звуковой карты?

Чаще всего - это цена

Если ширина частотного диапазона практически для всех современных устройств является величиной стандартной (20Гц-20КГц), то остальные характеристики в той или иной мере значимы в зависимости от задачи, которую саундкарта должна выполнять.

Для игроманов самыми важными характеристиками должны быть поддержка новых технологий и распространенность саундкарты. Разработчики игр ориентируются на среднего пользователя. Есть специфические игры, выпускаемые в поддержку какого-нибудь "железного" продукта, но чаще всего побеждает массовый пользователь.

Музыкантам для обеспечения нормальной работы с компьютером требуются платы с несколькими входами и выходами. Помимо этого, скоро станут стандартными значениями частота дискретизации 88,2, 96 КГц и разрядность 24, 32 бита. Производители профессионального "железа" соблюдают должный уровень для остальных характеристик "железных" продуктов автоматически. Поэтому чаще всего внимание обращается на разрядность и частоту дискретизации.

Что такое частота дискретизации?

Цифровая запись отличается от аналоговой. Для преобразования аналогового сигнала в цифровой вид используются специальные преобразователи, именуемые АЦП (аналогово-цифровой преобразователь). Запись ведется путем "выборки" определенных дискретных значений с заданной частотой, именуемой частотой сэмплирования (дискретизации). Например, если значение частоты дискретизации равно 44100 Гц (44.1 КГц), то это значит, что в одну секунду записано 44100 дискретных значений (выборок, samples).

Что такое ресэмплинг?

Ресэмплинг - это операция пересчета дискретных значений, составляющих звуковой файл, под заданные параметры. Если ресэмплинг производится для понижения частоты дискретизации, то некоторые дискретные значения удаляются из файла, уменьшая его размер, частотный диапазон, и, соответственно, качество. Ресэмплинг на повышение частоты дискретизации производится путем интерполирования дополнительных дискретных значений. В основном все современные программные продукты (мультитрековые системы) используют операцию ресэмплинга для работы с единой частотой сэмплирования в общем файле.

Что такое "Отношение сигнал/шум"?

Отношение сигнал/шум (SNR, Signal-to-Noise Ratio). Для объяснения введем понятие "полезного сигнала". Полезный сигнал - это звук, воспроизводимый без учета особенностей аудиотракта. В качестве примера можно привести CD. На каждом аппарате он может воспроизводиться по-своему. Но слышимый звук в каждом случае разделим на звук, исходящий непосредственно с CD, и на звук аудиотракта (шумы, искажения и пр.) - полезный сигнал и шумовой. Отношение максимального значения неискаженного полезного сигнала к уровню шумов, воспроизводимых в это же время и является характеристикой SNR. На самом деле, очень часто указываемая характеристика SNR не вполне верна, так как в расчетах за уровень шумов может приниматься простой шум, генерируемый устройством при работе без воспроизведения полезного сигнала. Но сие является не очень правильным, хотя позволяет выгодно увеличить значения SNR. Дело в том, что при воспроизведении появляются дополнительные шумы, имеющие модуляционную природу.

Для нормальной работы со звуком параметр SNR должен превышать значение 75 дБ.

Что такое шумы квантования?

Каждому дискретному значению амплитуды соответствует свой уровень напряжения, записанный в цифровом бинарном виде. Количество бит, выделяемых на описание каждого дискретного значения характеризует возможное количество уровней напряжений. Например, при выделенном одном бите на точку их всего 256, а при шестнадцати - 65536. Чем больше разрядность АЦП, тем ближе цифровой записанный звук становится к аналоговому. При низкой разрядности звук больше искажен. Появляется эффект, напоминающий fade out (затихание), или же его можно описать звуками "сшшш". Для удаления подобных искажений есть операция dithering, которая маскирует шумы квантования, добавляя к сигналу дополнительные шумы. При записи уровень должен быть выставлен таким образом, чтобы получаемая синусоида не была близка к нулевой отметке, но и не срезались максимумы амплитуды. При тихой записи шумы квантования особенно слышны.

Что такое динамический диапазон?

Динамический диапазон (Dynamic Range) - это разница между самым тихим и самым громким звуком. Это очень важная характеристика при работе с музыкой. Наверняка Вы слышали о таком устройстве как компрессор, это - неотъемлемая часть музыкального производства. Есть даже различие по стилям: в одних динамический диапазон широк (например, классическая музыка), в других - очень мал (трэш-метал). В современных условиях компрессию динамического диапазона следует учитывать всегда, так как устройство широко используется на радио- и телестанциях.

Для чего используется компрессор?

Компрессор - это устройство, используемое для сжатия частотного диапазона. Оно позволяет сделать более узкой разницу между самым тихим и самым громким звуком. Пример - голос радио и теле-дикторов. В современных устройствах используется термин Ratio - пропорции между динамическими диапазонами входного (чистого) и выходного (скомпрессированого) сигнала. Например, соотношение 10:1, говорит о том, что разница между самым тихим и самым громким звуком в 10 дБ скомпрессирована до 1 дБ.

Что такое аттаск (атака) и release, и как они взаимосвязаны в музыкальных инструментах?

Атака представляет собой начальную часть звука. То есть по пути к амплитудному максимуму на графике звуковой синусоиды всегда видно небольшое нарастание значений. После амплитудного максимума звук начинает затухать (release). У различных типов инструментов разные атаки. Например, для ударных, пианино, гитары атака является короткой, а для скрипок и духовых - длинной. Release ведет себя часто обратно этому, то есть маленькая атака - большой release и наоборот. При работе с компрессором надо учитывать и этот факт.

Что следует учитывать при работе с компрессором?

Во внимание следует брать тот факт, что для искаженных и/или шумящих звуков компрессия должна быть мала, иначе все искажения и шумы "проявятся". Большая доля компрессии подходит при работе с чистым звуком или же при ювелирном владении комбинацией устройств Компрессор/Гейт/Лимитер. Для улучшения качества работы с искаженным звуком в компрессорах часто используют параметр Threshold, характеризующий уровень громкости, с которого компрессор начинает свою работу. Это позволяет сохранять уровень шумов на прежнем уровне.

Что такое экспандер и где он применим?

Экспандер - это устройство, расширяющее динамический диапазон, то есть оно производит действие обратное компрессору. Экспандер применяется чаще всего при записи ударных установок (сольный барабан), а также для "живой" музыки.

Кристофер М. ИХИХО