تحقیق مقاله کارت صدا چیست؟

کارت صدا یکی از عناصر سخت افزاری استفاده شده در کامپیوتر است که باعث پخش و ضبط  صدا( صوت)  می گردد. قبل از مطرح شدن کارت های صدا ، کامپیوتر های شخصی برای پخش صدا ، صرفا" قادر به استفاده از یک بلندگوی داخلی بودند که از برد اصلی توان خود را می گرفت . در اواخر سال 1980 استفاده از کارت صدا در کامپیوتر شروع و همزمان با آن تحولات گسترده ای در زمینه کامپیوترهای چند رسانه ای ایجاد گردید. در سال 1989 شرکت Creative labs کارت صدای خود را با نام Creative Labs soundBlaster Card عرضه نمود. در ادامه شرکت های متعدد دیگری تولیدات خود را در این زمینه عرضه نمودند.

بخشهای کارت صدا

یک کارت صدا دارای بخش های متفاوت زیر است :

·       یک پردازنده سیگنال های دیجیتال (DSP) که مسئول انجام اغلب عملیات( محاسبات ) مورد نظر است .

·       یک مبدل دیجتیال به آنالوگ (DAC)

·       یک مبدل آنالوگ به دیجیتال(ADC) برای صوت ورودی به کامپیوتر

·       حافظه ROM  یا Flash برای ذخیره سازی داده

·       یک اینترفیس دستگاههای موزیکال دیجیتالی (MIDI) برای اتصال دستگاه های موزیک خارجی

·       کانکنورهای لازم برای اتصال به میکروفن و یا بلندگو

·       یک پورت خاص " بازی" برای اتصال Joystick

اغلب کارت های صدا که امروره استفاده می گردد از نوع PCI بوده و در یکی از اسلات های آزاد برد اصلی نصب می گردند. کارت های صدای قدیمی عمدتا" از نوع ISA بودند. اکثر کامپیوتر های جدید کارت صدا را بصورت یک تراشه و بر روی برد اصلی دارند.

اغلب تولید کنندگان کارت صدا از مجموعه تراشه های مشابه استفاده می نمایند.پس از طراحی تراشه های فوق توسط شرکت های مربوطه تولید کنندگان کارت صدا، امکانات و قابلیت های دلخواه خود را به آنها اضافه می نمایند.

کارت صدا را می توان به یکی از دستگاههای زیر متصل نمود :

·       هدفون

·       بلندگو (Speaker)

·       یک منبع ورودی آنالوگ نظیر : میکروفن رادیوضبط صوت و CD player

·       یک منبع ورودی دیجیتال نظیر CD-Rom

·       یک منبع آنالوگ خروجی نظیر ظبط صوت

·       یک منبع دیجیتال خروجی نظیر CD-R

عملیات کارت صدا

یک کارت صدا قادر به انجام چهار عملیات خاص در رابطه با صدا است :

·       پخش موزیک های از قبل ضبط شده ( از CD  فایل های صوتی نظیر mp3 و یا Wav ) بازی یا DVD

·       ضبط صدا با حالات متفاوت

·       ترکیب نمودن صداها

·       پردازش صوت های موجود

عملیات دریافت و ارسال صوت (صدا) برای کارت صدا از طریق بخش های DAC و ADC انجام می گیرد. پردازش های لازم و مورد نیاز بر روی صوت توسط DSP  انجام می گیرد و بدین ترتیب عملیات اضافه ای  برای پردازنده اصلی کامپیوتر بوجود نخواهد آمد.

تولید صوت

 صوت در واقع نوعی سیگنال آنالوگ(قیاسی)است زیرا به صورت یک موج پیوسته روی میدهد.پردازش سیگنال خای قیاسی برای رایانه لازم است زیرا این سیگنالها دایما در حال تغیر هستند.در نتیجه لازم است که سیگنالهای قیاسی به شکل بیتهای دیجیتال (رقمی)ترجمه شوند.عمل ترجمه سیگنالهای قیاسی به بیتهای رقمی توسط وسیله ای به نامADC یا مبدل قیاسی رقمی صورت می گیرد.سیگنالهای صوتی رقمی باید مجددا به سیگنالهای قیاسی تبدیل شوندتا انها را بتوان از طریق بلندگو پخش کرد.سخت افراز مترجم این عمل راDAC یا مبدل رقمی قیاسی مینامند.از طرف دیگر برای پردازش داده ها صوتی رقمی از یک پردازنده داده های صوتی به نام DSP یا پردازنده سیگنالهای رقمی استفاده می شود.صدای رقمی به فضای ذخیره ای زیادی روی دیسک نیاز دارد.بر این اساس به جای ذخیره صدای آن را ایجاد می کنند.عملیات ساخت صدا را شبیه ساز صوتی (ترکیب)می نامند.شبیه سازی صوتی به روشهای زیر صورت می گیرد:

1)روش اف ام (مدولاسیون بسامد)

2)روش جدول موج(صدای موجی

3)روش میدی

4)روش نمونه سازی فیزیکی

فرض کنید، قصد داشته باشیم که از طریق میکروفن صدای خود را به کامپیوتر انتقال دهیم . در این حالت کارت صدا یک فایل صوتی با فرمت wav را ایجاد و داده های ارسالی توسط میکروفن در آن ذخیره گردند. فرآیند فوق شامل مراحل زیر است :

1 - کارت صدا از طریق کانکتور میکروفن سیگنال های پیوسته و آنالوگی را دریافت می دارد.

2 - از طریق نرم افزار مربوطه نوع دستگاه ورودی برای ضبط صدا را مشخص می نمائیم .

3 - سیگنال آنالوگ ارسالی توسط میکروفن بلافاصله توسط تراشه مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) تبدیل و یک فایل حاوی صفر و یک تولید می گردد.

4 - خروجی تولید شده توسط ADC در اختیار تراشه DSP برای انجام پردازش های لازم گذاشته می شود. DSP توسط مجموعه دستوراتی که در تراشه دیگر است برنامه ریزی برای انجام عملیات خاص می گردد. یکی از عملیاتی که DSP انجام می دهد فشرده سازی داده های دیجیتال بمنظور ذخیره سازی است .

5 - خروجی DSP با توجه به نوع اتصالات کارت صدا در اختیار  گذرگاه داده کامپیوتر قرار می گیرد.

6 - داده های دیجیتال توسط پردازنده اصلی کامپیوتر پردازش و در ادامه برای ذخیره سازی در اختیار کنترل کننده هارد دیسک گذاشته می شوند. کنترل کننده هارد دیسک اطلاعات را بر روی هارد و بعنوان یک  فایل ضبط شده صوتی ذخیره خواهد کرد.

 شنیدن صوت

مراحل گوش دادن  به صوت به شرح زیر می باشد ( برعکس روش گفته شده در ارتباط باضبط صوت):

1 - داده های دیجیتال از هارد دیسک خوانده شده و در اختیار پردازنده اصلی قرار می گیرند.

2 - پردازنده اصلی داده ها را برای DSP موجود بر روی کارت صدا ارسال می دارد.

3 - DSP داده های دیجیتال را ازحالت فشرده خارج می نماید.

4 - داده های دیجیتال غیرفشرده شده  توسط  DSP  بلافاصله توسط مبدل دیجیتال به آنالوگ(DAC)  پردازش و یک سیگنال آنالوگ ایجاد می گردد. سیگنال های فوق از طریق هدفوق  یا بلندگو قابل شنیدن خواهند بود.

ارتقای یک کارت صوتی :

اگر کارت صوتی فاقد یکی از موارد زیر باشد باید کارت صوتی را ارتقا دهیم :

پخش صداهای موجود در جدول موجی  MIDI

صدای سه بعدی موضعی  POSITIONAL

پردازش صدای                  16 WAVE  بیتی 44.1 KHZ

سازگاری با    SOUND BLASTER

اگر چه هر کدام از این ویژگیها انگیزه ای مناسب برای ارتقای کارت صوتی است ، ولی می توان با احتیاط و وسواس بیشتری تصمیم گیری نمود.

برخی از کارتهای صوتی دارای رابطهایی برای اضافه کردن کارتهای افزودنی با قابلیت جدول موج

MIDI  هستند. این کارتها ، کارت فرعی یا    DAUGHTER CARD     نامیده می شوند. همچنین می توان کارتهای         ISA   جداگانه ای  خریداری نموده و برای افزایش کارایی صوتی سیستم آنها را به کارت صوتی سازگار با       SOUND BLASTER  فعلی اضافه کرد.

چند انتخاب ممکن برای ارتقای سیستم صوتی کامپیوتر در زیر آمده است:

ارتقای کارت صوتی

نصب یک کارت فرعی دارای جدول موج      MIDI

نصب یک کارت ISA  دارای جدول موج      MIDI

اضافه کردن   RAM برای گسترش صداهای مربوط به جدول موج   MIDI

در هنگام  خرید کارت صدا به چه نکاتی باید توجه کرد :

به دلیل این که مادر بردهای جدید دارای کارت صدا به صورت سر خود می باشند ، بنابراین دیگر نیازی نیست که کارت صدا را به صورت جداگانه ای خریداری نمود . جز در مواردی که برای کارهای حرفهای از کارت صدا استفاده می شود .

اغلب SOUND BLASTER      و        ADLIH دو نوع استاندارد اختصاصی برای کارت های صدا

 وجود دارد . استاندارد سازگاری دارند . با توجه به این که کارت صوتی نباید با این استاندارد به           SOUND BLASTER  کارتهای صوتی با راه اندازی خاصی نیاز داشته باشد.

به غیر از استانداردهای ذکر شده ، استاندارد های دیگری هم وجود دارند. اکثر برنامه های کاربردی صوتی برای محصولاتی نوشته می شوند که عمومیت دارند . برای همین بیشتر سازندگان ، کارت های صوتی خود را تحت این دو استاندارد می سازند.

بیشتر بازی های تحت   DOS از کارتهای صوتی با استاندارد های ساوند بلاستر ، ساوند بلاستر 16 و ساوندبلاستر پرو استفاده می کنند.

در حال حاضر بیشتر سی دی رام ها دارای فیش ورودی هدفون یا بلندگو هستند . بدین ترتیب می توان از صداهای آنها استفاده کرد .

اما در صورتی که صدای بهتری می خواهید می توانید از  کارت صدا استفاده نمایید.

ملاحظات مهم خرید:

دلایلی برای ارتقای یک کارت صوتی :

کیفیت بالای صدای موجی ( صدای 16 بیتی 44.1 کیلو هرتز )

قابلیت جدول موجی MIDI    ، برای بدست آوردن صدای واقعی تر نسبت به ترکیب FM ونیز اضافه کردن ویژگی چند آوایی برای پخش قطعات ارکسترها

قابلیت های صدای سه بعدی برای بازیها و برنامه های چند رسانه ای

سازگاری بهتر با بازیها و نرم افزارها

صدای دو طرفه برای ارتباطات تلفنی و کنفرانس های تصویری

فراهم ساختن استودیوی دیجیتال ، شامل ضبط چند کاناله و تولید افکتهایی نظیر افکتهای اکو (  REVERB ) و سرود جمعی (      CHORUS  )

سازگاری:     ممکن است بهترین کارت صوتی را پیدا کنید ،اما اگر این کارت درون جعبه کامپیوتر جا نگیرد ،ارزشی نخواهد داشت . برخی کارتهای صوتی پیچیده دارای طول کامل یا 4/3 هستند. اگر چه مدارات مورد نیاز برای پردازش افکت ها جدول موجی ، اتصال مربوط به درایو و حافظه جدول موجی ممکن است کوچکتر شوند . ولی این اجزا اغلب به فضای بیشتری نیاز دارند که این فضا روی کارتهای با طول کامل یافت می شود.

نحوه انتخاب یک کارت صدا

در ابتدا اگر بخواهیم بلندگوی داخلی (به کامپیوتر) بیافزاییم، ما یک کارت صدا می خریم،(معمولا استریو ولی نه همیشه ) و آن را در یک اسلات خالی از نوع ISA قرار می دادیم. وقتی PCL ظاهر شد(اسلات های روی مادربرد پیشرفت کردند)، ما در مورد خرید کارت بین یک کارت 16 بیتی قدیمی و یک کارت 32 بیتی جدید حق انتخاب پیدا کردیم. هر یک از این دو مدل از سه وسیله ی اتصالی یکسان پشتیبانی می کردند. فیش بلندگو، ورودی میکروفن و یک خط برای تمام ورودی های دیگر. شما خیلی به ندرت ممکن بود یک DIN-5 ورود/خروج برای یک صفحه کلید MIDI ببینید. اما امروزه حتی بعضی از کارت صداهای Low-end که قیمت کمی هم دارند؛ می توانند صدای دالبی دیجیتال(Dolby) را پشتیبانی کنند. قبل از انتخاب کارت صدا باید نیازهای خود را بدانید، یعنی برای خودتان مشخص کنید که از کارت صدایی که تهیه می کنید چه می خواهید. این می تواند دامنه ای از پردازشگر کلمه یا سایر کاربردهای اداری که اصلا صدایی لازم ندارد؛ تا وسایل سرگرمی خانگی و پردازش حرفه ای صدا را در برداشته باشد. بازی ها و فیلم های DVD دوزمینه ی استفاده از کامپیوترها در سرگرمی های خانگی هستند. هر دوی این بخش ها به سرعت در حال رشد بوده و روز به روز تولید کننده ها برای رقابت با یکدیگر مجبور به ابداع نوآوری می باشند، البته این برای کاربران کامپیوتر ومشتریان بسیار این محصولات عالی است. چرا که کالایی با کیفیت بهتر و قیمت کمتر تهیه می کنند. اما همانطور که ابتدا گفتیم؛ همین تنوع انتخاب کارت مناسب را سخت تر می کند. در اینجا نمونه هایی از یان تکنولژی را با هم مرور می کنیم : DS3D-DirectX Sound 3D یک شیوه ابتدایی برای شبیه سازی و تقلید از "3D Surround" است که اخیرا به نحو قابل توجهی پیشرفت کرده است. "DS3D DirectX Sound 3D" ساخت مایکروسلفت است و با شیوه ای به نام صدای موضعی(Positional audio) حجم گسترده ای از دستورات را برای قراردادن صدا در فضای 3D(3 Dimension Space) ارایه می کند. به طور خلاصه، "DS3D" با به کارگیری صحیح و ماهرانه ی ویژگی های صدا باعث می شود که به نظر برسد صدا از یک جهت خاص منتشر می شود. برای مثال ازعقب یا از سمت چپ، و ای احساس را به شما می دهد که بیشتر از دو بلندگو به کامپیوتر متصل است. در ابتدا این کار کلا از طریق CPU انجام می شد که به قدرت پردازش بالایی نیاز داشت. بعد از ورود DirectX5 بود که مایکروسافت اجازه داد تا "DS3D" توسط سخت افزار مهمانی (Party Hardware) سوم افزایش سرعت داده شود تا فشار بر CPUی سیستم اصلی کاهش یابد. A3D A3D، مخفف Aureal 3D است، که در ابتدای کار در سال 1997 به طور مشترک با ناسا(سازمان فضایی آمریکا) برای کاربری در شبیه سازهای پروانه توسعه پیدا کرد. تکنولوژی A3D تقلید دیگری از 3D بود و مانند DS3Dی ساخت مایکرو سافت (تا چندی پیش) کاملا بر قدرت پردازش CPU تکیه داشت، ولی امروزه سخت افزار افزایش دهنده ی سرعت را نیز می پذیرد. نسخه های جدیدتر؛ حتی یک اداره کننده ی منبع دارند که به سازنده های بازی این امکان را می دهد که الگوریتم های A3D را به نحوی اداره و کنترل نمایند که بتواند محیطهای مختلف جوی مانند مه غلیظ یا محیط زیر آب را شبیه سازی کنند. EAX EAX( گسترش صوتی محیطی) اواین بار توسط شرکت Creative در سال 1998 معرفی شد. EAX به عنوان یک راه ساده برای افزودن پژواک به DS3D مورد استفاده قرار گرفت.