T: Konfiguracja kart dźwiękowych.

Zintegrowane karty dźwiękowe włączamy i wyłączamy w systemie BIOS, np.: Integrated Perypherials => Onboadr Devices => AC 97 Device => Enabled (włączone) lub Disabled (wyłączone).

W systemie operacyjnym Windows konfiguracji urządzeń dźwiękowych dokonujemy poprzez Panel sterowania => System => Sprzęt => Menedżer urządzeń => Urządzenia dźwięku, wideo i gier => parametry karty dźwiękowej. Większość standardowych kart dźwiękowych pracuje w standardzie AC 97.

W celu uzyskania pełnej możliwości karty dźwiękowej należy zainstalować w systemie oprogramowanie producenta urządzenia.

Zadanie1:
Zapoznaj się z konfiguracją karty dźwiękowej przy stanowisku komputerowym w szkolnej pracowni.

Zadanie2:
Dokonaj diagnozy poprawności funkcjonowania karty dźwiękowej za pomocą programu dxdiag.exe.

Materiały dodatkowe o kartach dźwiękowych:
Karta dźwiękowa (ang. sound card), lub sterownik dźwiękowy (ang. sound controller) jest specjalnym urządzeniem znajdującym się na ogół wewnątrz komputera, najczęściej w postaci karty rozszerzenia (ISA lub PCI). Karta dźwiękowa jest niezbędna, jeśli chcemy np. wykorzystać swój napęd CD-ROM do odtwarzania płyt kompaktowych (uwaga niezależnie od szybkości twojego CD-ROMu płyty audio i tak zawsze są odtwarzane z prędkością 1x), pracy z programami multimedialnymi, do odtwarzania skomplikowanych dźwięków, nagrywania twojego głosu, połączeń z urządzeniami MIDI, a w przypadku karty z tunerem radiowym możesz nawet słuchać radia. Korzystając z wejścia line-in możesz zapisywać na dysku twardym (w formie cyfrowej) muzykę ze starej płyty gramofonowej, którą potem możesz utrwalić na nagrywalnym krążku audio CD-R i odsłuchiwać w domowym odtwarzaczu CD. Chcąc jednak zachować jakość nagrania typową dla płyt CD, musisz nagrywać dźwięk z dokładnością co najmniej 16 bitów przy częstotliwości próbkowania 44100 Hz, aby dźwięk nie był "poszarpany". Mimo że karta dźwiękowa, nie jest niezbędnym elementem wyposażenia komputera, to jednak każda gra bez niej, traci przynajmniej połowę ze swojego uroku a i praca z różnymi aplikacjami staje się przyjemniejsza, gdy oprócz wzroku zaangażowany jest także słuch. Większość kart wykorzystuje funkcje MIDI, które są niezbędne do gier i aplikacji odtwarzających dźwięki. Numery 16, 32 lub 64, które są często częścią nazwy karty, nie odnoszą się do bitów, ale do liczby głosów, które karta może odtwarzać równolegle. Im więcej głosów tym lepsza jakość dźwięku.

Źródło: http://matrix.jasna.tarnow.pl/~jahu/hw-galaxy/

Zasada działania kart dźwiękowych
Sygnał dźwiękowy jest sygnałem ciągłym (analogowym) i w takiej postaci nie może być zapisany na dysku komputera, gdyż informacje tam zapisywane muszą mieć postać cyfr (w kodzie dwójkowym). Aby więc dźwięk zapisać na dysku, sygnał analogowy należy zmienić na ciąg cyfr, który można następnie przetwarzać za pomocą komputera. Układem służącym do zmiany sygnału z postaci analogowej na postać cyfrową jest przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C). Przetwornik co jakiś czas mierzy amplitudę analogowego sygnału na wejściu (pobiera próbkę sygnału wejściowego) i zamienia ją na cyfrę (liczbę), która pojawia się na wyjściu w kodzie dwójkowym. Im częściej pobierane będą próbki, tym dokładniej odwzorowany będzie sygnał analogowy za pomocą ciągu cyfr. Częstotliwość próbkowania powinna być dwa razy większa od najwyższej częstotliwości sygnału analogowego, wtedy przetwarzanie nie będzie powodować strat informacji. Dla sygnału dźwiękowego o częstotliwości 20 kHz, częstotliwość próbkowania powinna wynieść minimum 40 kHz. W przypadku dysków Audio-CD stosuje się częstotliwość próbkowania 44.1 kHz. Próbki na wyjściu mogą być opisane liczbami 8 lub 16 bitowymi (rozdzielczość próbkowania).

Karta dźwiękowa służy do odtwarzania nagrań zapisanych w postaci danych cyfrowych lub do generowania dźwięków za pomocą wbudowanego syntezatora.

Karta dźwiękowa instalowana jest w gniazdach PCI lub ISA. Budowa:

MIDI - Musical Instruments Digital Interface, czyli standard dla elektronicznych instrumentów muzycznych.

Kilka istotnych kryteriów wydajności:
Zgodność - umiejętność współpracy z większością aplikacji (im bardziej znana tym lepsza).

Próbkowanie - (ang. sampling) to proces przekształcania analogowych sygnałów audio na formę cyfrową. Polega to na chwytaniu pewnych wartości zmieniającej się ciągle fali akustycznej. Te uchwycone wartości, czyli próbki (samples) dają pewien przybliżony obraz wyjściowej fali. Jeżeli częstotliwość pobierania tych próbek jest dostatecznie duża, to uzyskujemy bardzo wierne odwzorowanie rzeczywistego dźwięku. Częstotliwość próbkowania wynosząca 44.1 kHz wystarcza w zupełności do wiernego odtworzenia dźwięku. Równie ważnym parametrem jest rozdzielczość próbkowania, która informuje nas, z jaką dokładnością zapisywana jest wartość dźwięku. Używane obecnie próbkowanie 16-bitowe oznacza, że każda nagrana wartość dźwięku jest zapisywana na dwóch bajtach (czterech w przypadku dźwięku stereofonicznego).

Sposób tworzenia dźwięków - FM lub Wavetable. Pierwszy polega na tworzeniu dźwięku z kilku generowanych przez kartę fal, przez co produkowane dźwięki brzmią piskliwie i dosyć sztucznie. Drugi sposób polega na składaniu dźwięku z posiadanych przez kartę, nagranych próbek rzeczywistych instrumentów takich jak perkusji, fortepianu czy fletu zapisanych w pamięci karty. Dodatkowo w sklepach komputerowych można nabyć specjalne dodatkowe karty Wavetable rozszerzające możliwości karty muzycznej o dodatkowe próbki instrumentów. Wyposażenie karty dźwiękowej w próbki instrumentów jest bardzo ważne przy profesjonalnym korzystaniu z kart muzycznych, ponieważ symulowanie dźwięków przez kartę muzyczną FM nie dorównuje jakości Wavetable.

Interfejs (magistrala) - ISA lub PCI (PCI zapewnia lepszą efektywność przesyłania danych, lecz starsze programy DOSowe nie zawsze będą działały poprawnie). Karty dźwiękowe ISA źle współpracują aktualnym stanem technicznego zaawansowania sprzętowego. Większość nowoczesnych kart produkowanych jest już tylko w wersji PCI. Modele ze złączem ISA warto kupować tylko wtedy, gdy nie korzysta się ze złożonych aplikacji muzycznych (w przeciwnym razie karta muzyczna zwiększy obciążenie procesora i zmniejszy łączną wydajność komputera), używa się tylko gier w systemie DOS lub po prostu nie masz już wolnego gniazda PCI. Technologia Plug & Play obsługiwana przez PCI zapewnia ponadto łatwą instalację takiej karty. Duża wydajność magistrali PCI (średnio 126 MB/s - ISA tylko 16 MB/s) stwarza rezerwy wydajnościowe dla przyszłych aplikacji. Od 1999 r. dostępne są karty PCI zgodne z obsługą busmastera. Karty tego typu odciążają procesor, dzięki czemu może on wykonywać szybciej inne zadania.

Procesor karty dźwiękowej - Do najważniejszych zadań kart dźwiękowych należy strumieniowe przetwarzanie danych audio na dźwięki. Funkcję tę przejmuje przetwornik cyfrowo-analogowy. Za nagrywanie dźwięku ze źródeł zewnętrznych na twardy dysk odpowiedzialny jest przetwornik analogowo-cyfrowy. Oba wspomniane przetworniki są zazwyczaj zintegrowane w jednym procesorze. Tylko w wyjątkowo dobrych kartach dźwiękowych kodowaniem i dekodowaniem danych audio zajmują się dwa oddzielne procesory. Liczba procesorów jest umieszczona w specyfikacji technicznej danej karty. Z przetwornika cyfrowo-analogowego sygnał wędruje do wzmacniacza, by na wyjściu do głośników i sprzętu stereo było wystarczająco duże napięcie. Jakość dźwięku generowanego przez procesory i wzmacniacz można ocenić na podstawie parametrów wyszczególnionych w danych technicznych karty. Do gier i zastosowań biurowych powinna wystarczyć karta, której procesor ma zintegrowane przetworniki: analogowo-cyfrowy i cyfrowo-analogowy. Bardziej wymagającym użytkownikom zaleca się kartę z oddzielnymi procesorami, uzyskanie zaś jakości studyjnej wymaga zastosowania zewnętrznych przetworników (poza obudową peceta nie są wystawione na zakłócenia elektromagnetyczne).

Obsługiwane standardy MIDI - Jest kilka metod generowania dźwięków w standardzie MIDI. W plikach MIDI gromadzone są jedynie nuty, tonacja, tempo odtwarzania i nazwy instrumentów. Na podstawie tych informacji oprogramowanie muzyczne lub karta dźwiękowa generują dane audio. Trzy najbardziej znane rozwiązania to: frequency modulation, wavetable i APM. W standardzie frequency modulation poszczególne dźwięki instrumentów są symulowane przy użyciu różnych sygnałów. Modulacja częstotliwości daje wyniki o stosunkowo niskim poziomie realizmu. Wprawdzie eksperci twierdzą, że w ciągu kilku lat standard zniknie z rynku, ale sztucznie brzmiący dźwięk ma swoich entuzjastów. Zupełnie inne założenia przyjęli twórcy standardu wavetable. Dźwięki (najczęściej 128) instrumentów oraz dodatkowy zestaw perkusyjny są zgromadzone w pamięci procesora lub w pliku tymczasowo przechowywanym w pamięci roboczej komputera. Gdy odtwarzacz plików MIDI przywołuje poszczególne dźwięki, syntezator wavetable pobiera je z pamięci, transponuje na właściwą tonację, opatruje żądanymi efektami, a następnie odtwarza. Wierność brzmienia instrumentów zależy w głównej mierze od rozmiaru pamięci (l, 2, 4 lub 8 MB) przeznaczonej na próbki dźwięków. Standard APM (Acoustic Physical Modeling) polecany jest przede wszystkim profesjonalnym muzykom. W tym przypadku brzmienie instrumentów jest obliczane w czasie rzeczywistym przez kartę dźwiękową. Ze względu na wyjątkowo duże wymagania w stosunku do mocy obliczeniowej karty modelowanie APM jest realizowane tylko dla jednego dźwięku. Pozostałe instrumenty orkiestry są generowane metodą wavetable. Jeśli nie zależy Ci na jakości odtwarzania plików MIDI, zadowolić Cię powinna karta ze standardem frequency modulation. Jeżeli natomiast komponujesz muzykę lub grasz w DOSowe gry, powinieneś wybrać raczej kartę z wavetable i pamięcią co najmniej 2 MB. Uwaga! Niektóre karty dźwiękowe nie obsługują powyższych metod sprzętowo, lecz realizują je programowo. Nie zawsze warto kupować urządzenia tego typu, ponieważ emulacja obniża wydajność systemu (w grach o skomplikowanej grafice także częstotliwość odświeżania obrazu).

Pamięć robocza karty - W pamięci roboczej kart dźwiękowych gromadzone są m.in., próbki instrumentów wykorzystywane w standardzie wavetable. Dzięki temu dane są bardzo szybko dostępne i nie muszą być przechowywane na twardym dysku czy w pamięci RAM komputera. Rozwiązanie tego typu zaleca się stosować przede wszystkim w pecetach o skromnych zasobach pamięciowych. Inne karty zmniejszałyby w znacznym stopniu rozmiar dostępnej pamięci, obniżając wydajność systemu.

Dokładność próbkowania - Jest to parametr, na który składa się częstotliwość i głębokość próbkowania. Im wyższa częstotliwość (podawana w kilohercach - kHz), tym większa wierność, czystość i nasycenie odtwarzanego dźwięku. Według ogólnych reguł powinna być dwukrotnie wyższa od przenoszonych sygnałów. Ponieważ ludzkie ucho odbiera dźwięki nie przekraczające średnio 20 kHz, karta powinna próbkować z częstotliwością co najmniej 40 kHz. W odtwarzaczach CD parametr ten wynosi 44,1 kHz, tyle samo (lub więcej) ?wyciągają" aktualne karty dźwiękowe. Większe wymagania mają muzycy. Ich karty powinny próbkować z częstotliwością wynoszącą co najmniej 48 kHz. Podawana w bitach głębokość próbkowania określa rozmiar pobieranych próbek. Im większa głębokość, tym przejrzystsze dźwięki. W większości zastosowań wystarcza 16 bitów, z czym radzą sobie wszystkie nowoczesne karty dźwiękowe. Jeśli masz zamiar podłączać profesjonalne urządzenia muzyczne, powinieneś zdecydować się na kartę o głębokości próbkowania wynoszącą przynajmniej 24 bity.

Jakość dźwięku - Dobrą kartę dźwiękową można poznać zasadniczo po trzech parametrach, które powinny znajdować się w zestawieniu danych technicznych urządzenia.

Charakterystyka częstotliwości - karta powinna przenosić wszystkie dźwięki z zakresu od 20 Hz do 20 kHz przy takim samym poziomie głośności. W grach i aplikacjach biurowych można dopuścić niedokładność rzędu +/- 2 dB. Profesjonaliści powinni wybrać model, w którym niedokładność nie przekracza +/- 0,5 dB.

Współczynnik zawartości harmonicznych - zwany także współczynnikiem zniekształceń nieliniowych, informuje, jak duże mogą być zniekształcenia sygnału odtwarzanego w stosunku do oryginalnego. Nie powinien on przekraczać 0,07 procenta.

Odstęp od poziomu szumów - określa maksymalne zakłócenia dźwięku. Maksymalny odstęp wynosi z reguły 96 dB, ponieważ większość kart dźwiękowych pracuje z 16-bitową głębokością próbkowania. Jednak w praktyce nie uzyskuje się tak dobrego wyniku. Do gier i aplikacji biurowych wystarczy 80 dB. Chcąc uzyskać możliwie niski poziom szumów podczas nagrywania własnych kompozycji, profesjonalni muzycy powinni się zdecydować na model z odstępem 93 dB. Wartości podawane przez producentów opierają się na badaniach przeprowadzanych w idealnych warunkach, więc mogą odbiegać od wyników innych pomiarów.

Właściwości syntezowania - Jakość konwerterów analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych szacuje się na podstawie ściśle określonych parametrów, natomiast właściwości syntezowania można ocenić tylko subiektywnie. Procesory odpowiadające za kodowanie i dekodowanie sygnałów muszą jak najwierniej odtwarzać dźwięki, a syntezatory mają symulować określone instrumenty muzyczne. Zatem ten sam utwór MIDI odtwarzany na różnych kartach dźwiękowych brzmi inaczej - i to niezależnie od platformy syntezowania (sprzętowa albo programowa) czy metody generowania dźwięku (frequency modulation, wavetable, APM). Dlatego przed zakupem profesjonalni muzycy powinni koniecznie posłuchać muzyki tworzonej przez syntezator karty i porównać z innymi urządzeniami.

Funkcjonalność - Wszystkie nowoczesne karty dźwiękowe obsługują tryb full-duplex, który umożliwia jednoczesną komunikację w obu kierunkach (kodowanie i dekodowanie danych audio). Zdolność ta okaże się szczególnie przydatna, jeśli zechcesz telefonować przy użyciu komputera. Niemalże wszystkie karty są wyposażane w opcję dźwięku przestrzennego (surround) zgodną ze standardem A3D (Aureal 3D) lub EAX (Environmental Audio Extension) firmy Creative Labs. Dzięki temu użytkownik rozróżnia nie tylko dźwięki napływające z lewej i prawej strony, lecz również z góry, z dołu, z przodu i z tyłu.

Kompatybilność - Jeżeli chcesz, by karta działała prawidłowo w starszych grach czy aplikacjach, powinna być zgodna z następującymi standardami: Sound Blaster, Sound Blaster Pro, Sound Blaster 16, Adlib, MPU-401 i General MIDI. Kolejnym istotnym standardem jest Windows Sound System Microsoftu. W nowoczesnych grach stosuje się Direct Sound 3D, który jest zintegrowany w sterowniku Microsoft DirectX. Zatem kompatybilność z DirectX okazuje się nieodzowna. Jeśli masz stare programy, sprawdź czy działają w oknie trybu MS-DOS. W przeciwnym razie będziesz się musiał pożegnać z dźwiękiem lub kupić kartę dźwiękową ISA. Karty PCI obsługują tylko te programy DOS-u, które można uruchomić w Windows. DOSowe oprogramowanie odwołuje się do kart dźwiękowych poprzez przerwanie 7, a karty PCI korzystają z konwencji Plug & Play i wybierają dowolne przerwanie.

Gniazda - Karta dźwiękowa powinna być wyposażona w następujące gniazda:

Wyposażenie - W większości kart można znaleźć tylko15-stykowe gniazdo D-Sub. Aby uzyskać podłączenie do urządzeń MIDI, musisz mieć odpowiedni kabel z przejściówką. Sprawdź, czy producent go dołączył. Wyjścia i wejścia sygnałów audio występują w niemalże wszystkich kartach w wersji mini-jack (wtyczki słuchawkowe). Jeśli chcesz połączyć komputer ze sprzętem HiFi, potrzebna będzie przejściówka z mini-jacka na chinch (czyt. cinch). Oprócz tego trzeba pamiętać o sterownikach. Większość producentów dołącza sterowniki Windows 95/98, trochę gorzej jest z obsługą Windows NT. Dodatki w postaci oprogramowania nie są istotne dla profesjonalistów, lecz mogą ułatwić pracę początkującym użytkownikom. Przede wszystkim okrojone wersje sekwencerów pomogą w komponowaniu, tworzeniu aranżacji, miksowaniu i edytowaniu muzyki. Aktualizowanie aplikacji jest tańsze niż pełna wersja profesjonalnego oprogramowania.