Музыкальные Инструменты

Бюджетная Студия. Звуковые Карты

Звуковая карта -- мост между цифровым миром компьютера и богатством внешних звуковых сигналов, заключенных в образы аналоговых и цифровых потоков. На ее плечи ложится задача коммутировать между собой каналы этих двух миров.
Каждое техническое устройство, рассчитанное на взаимодействие с окружающим миром, предполагает наличие входов и выходов. Физическое исполнение их разъемов вместе со стандартами сигналов, которые поступают туда, принято называть интерфейсами. О них мы и поговорим, т.к. они представляют для нас наибольший интерес.
Цифры разрядности в битрейте аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях у полупрофессиональной и профессиональной аппаратуры указаны, в основном, практически одни и те же: 24 бита, 44, 48, 96, 192 кГц. Но правдивость этих цифр лежит на совести производителя.

Хотелось бы только добавить, что при покупке той или иной аппаратуры следует обращать внимание на уровень шумов и динамический диапазон. При разрядности 24 бита и частоте дискретизации 96 кГц их уровень должен составлять не менее 100 дБ для динамического диапазона и не менее 104 дБ для шумов. Эти параметры обычно указаны при описании аппарата и говорят больше правды о реальных эксплуатационных характеристиках оборудования, чем указанное количество бит.
Но вернемся к интерфейсам. Что мы имеем? Компьютер -- на него мы должны подать данные о сигнале в цифровом виде, а также устройство (например, микшер), являющееся источником аналогового сигнала. Часто случается так, что преобразование из аналога в цифру будет происходить вне корпуса компьютера, т.е. не на звуковой карте, а в отдельных конверторах или микшере. Тогда необходимо посредством проводов подать сигнал с этих устройств на звуковую карту. В этом случае устройства коммутируются при помощи цифрового аудиоинтерфейса. Сейчас обо всем по порядку. Компьютер имеет свои интерфейсы, названия которых довольно известны: USB, PCI, FireWire. Звуковая карта, со своей стороны, тоже имеет один из этих интерфейсов, при помощи которого, собственно говоря, она и подключается к компьютеру.

Прежде чем переходить к рассмотрению возможностей каждого из интерфейсов, давайте разберемся, насколько он способен удовлетворить наши запросы. Делается это очень легко. Мы имеем или планируем иметь определенное количество каналов. Неважно, сколько аналоговых входов и выходов на звуковой карте или виртуальных каналов, передающихся посредством цифр. Главное, что когда звуковая карта подготовит эти аудиопотоки к передаче на шины компьютера, они будут представлять определенный объем данных, идущих в определенный момент времени. Вот сможет ли их принять тот или иной интерфейс компьютера?

Итак, посчитаем. Количество каналов умножаем на разрядность конвертора (в техническом описании она указана в битах), полученное произведение умножаем на частоту дискретизации (указана в килогерцах), в результате получим произведение, характеризующее объем поступающей на компьютер информации.
Теперь на примере. Имеем 24 бита, 96 кГц и хотим карточку с 4 входами и 4 входами, которые, естественно, должны работать одновременно и без задержки. 24х96000х8=18432000 бит в секунду. Переведем в мегабиты, разделив на 1000000. Получим 18,432 мегабит в секунду (далее Мб/с). Именно в этих единицах измеряется пропускная способность компьютерных интерфейсов, и если она окажется меньше расчетной, то с таким интерфейсом лучше не связываться. А теперь посмотрим, кто есть кто.

USB -- последовательный интерфейс обмена данными, скорость 12 Мб/c для стандарта USB 1.1. К главному его достоинству относится быстрая установка устройств "на-горячую" без выключения компьютера. Система сама находит устройство и настраивает его, нет необходимости устанавливать драйвера и тому подобное. Называется все это Plug-and-Play.
Главный недостаток USB -- это скорость. Нетрудно подсчитать, что при 12 Мб/с можно использовать только 5 входов/выходов. Поэтому производители редко смотрят в сторону этого интерфейса. Конечно, есть небольшая часть оборудования на нем, но это, как правило, микрофонные предусилители, усилители для наушников, звуковые карты для домашнего кинотеатра, устройства для стерео-записи. И используются они чаще всего в случаях, когда встроенные звуковые карты трудно применять, например, в ноутбуках. В других случаях применяются встроенные карточки, т.к. они всегда дешевле внешних аналогов.
На смену USB 1.1 приходит USB 2.0 со скоростью 480 Мб/с. Этой скорости, конечно же, более чем достаточно, но производители профессиональной и полупрофессиональной звуковой аппаратуры уже обратились в сторону FireWire-интерфейса (о нем ниже), разработанного специально для работы с видео- , аудиопотоками и разработанного еще до появления USB 2.0. Так что звуковые карты на втором USB найти на данный момент очень сложно.
PCI -- стандартный интерфейс внутренней шины обмена данными. Скорость -- 256 Mб/с в двух направлениях и делится между всеми устройствами, подключенными к PCI. Но даже если у вас стоит, например, сетевая карта, что, в принципе, для студийного компьютера и не нужно, со скоростью 100 Мб/c, то остается еще 156 Мб/с. Это на 67 входов/выходов при 24 битах и 96 килогерцах на каждом из них!
Студийные машины, как правило, не загружаются ничем сверхъестественным. Из периферийных устройств хватает лишь видеокарты, остальные ресурсы только под «звук». 256 Мб/с -- это 111 входов/выходов все при тех же 24 на 96. Хватит для записи целого оркестра. Этот интерфейс широко применяется на звуковых картах, которые монтируются непосредственно в корпус компьютера. Для них устанавливаются драйвера и программное обеспечение.
Но если по каким-либо причинам вам нужно использовать звуковые карты, которые необходимо часто подключать к разным машинам, или если ваш компьютер не предполагает наличие PCI-интерфейса (им может быть ноутбук, например), то следует обратить внимание на FireWire-звуковые карты. Они будут несколько дороже своих PCI-аналогов.
FireWire, или IEEE 1394 -- это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Этот интерфейс поддерживает пропускную способность шины на уровнях 100, 200 и 400 Мб/с. В ближайшем будущем ожидается повышение скорости до 800, 1600 Мб/с. Данный интерфейс также предлагает подключение оборудования "на-горячую" и, соответственно, использование возможностей Plug-and-Play. Все эти достоинства делают интерфейс FireWire очень привлекательным для использования внешних многоканальных, мобильных, звукозаписывающих устройств.
Остались интерфейсы, использующиеся между разнесенным в пространстве цифровым звуковым оборудованием. Это может случиться при использовании отдельного аналого-цифрового или цифро-аналогового преобразователя и звуковой карты PCI. Или, например, при использовании цифрового микшера и звуковой карты. Вот эти интерфейсы -- наиболее распространенные и часто использующиеся: ADAT и S/PDIF.
ADAT -- многоканальный цифровой интерфейс, по одному соединительному кабелю которого можно передавать одновременно 8 каналов. Интерфейс может быть как электрический, так и оптический.
Интерфейс S/PDIF -- стандартизованный метод передачи цифрового звука от одного аудиокомпонента к другому. Сокращение от Sony/Philips Digital Interface Format. Он предполагает два канала -- вход и выход, передающихся по одному кабелю. Этот интерфейс может быть и оптическими. Интерфейсы ADAT и S/PDIF предполагают содержание в себе пакетов синхронизации сигналов. Синхронизация необходима, т.к. без нее не получится достоверная передача цифровой аудиоинформации, которая тактирована генератором частоты аналого-цифрового преобразователя. И если он находится на звуковой карте PCI, то проблем с синхронизацией нет, там все происходит от тактов процессора. Но вот если АЦП внешний, то необходимо еще и передать информацию о том, как сигнал цифруется, с какой частотой. Без этого может произойти неправильная интерпретация данных или их частичная потеря, и звуковой сигнал будет испорчен.
Вроде бы, все хорошо, интерфейсы ADAT и S/PDIF имеют информацию о синхронизации, передающуюся по тем же проводам, что и сами данные. Но, по утверждению некоторых специалистов в этой области, в таком случае можно передать информацию о тактовой частоте, но невозможно о фазе сигнала. И была обнародована проблема так называемого возможного выпадения сигнала из фазы, в результате чего восприятие аудиосигнала потеряет пространственность, а может даже возникнуть ощущение, будто запись проигрывается наоборот. В зарубежной литературе это проблема получила название jitter.
Производители звукового оборудования сразу же откликнулись на эту проблему разработкой отдельных входов синхронизации, которые теперь присутствуют на любом профессиональном или полупрофессиональном аппарате. Такие входы имеют маркировку World Clock, а также одноименную ADAT и S/PDIF с пометкой о синхронизации. По заявлению производителя, наличие таких выходов избавит вас от проблемы jitter.
Что касается аналоговых интерфейсов, то часто используются стандартные разъемы XLR, RCA, 1/4" TRS (большой Jack). Mini-Jack в профессиональных и полупрофессиональных картах не используется, а используется на картах бытового уровня, в том числе с системой Dolby Surround.
Отдельно хотелось бы отметить MIDI-интерфейс. Его наличие на звуковой карте позволит подключить вам к компьютеру синтезатор, клавишную рабочую станцию или MIDI-клавиатуру. Этот же интерфейс может использоваться для внешней синхронизации.