Глава 12. Аудиосистема ПК. теме установлен аудиоакселератор с поддержкой DirectSound и DirectSound 3D

теме установлен аудиоакселератор с поддержкой DirectSound и DirectSound 3D, то возможности этих сервисов расширяются, а нагрузка на процессор снижается.

Заметим, что на PC появилась возможность прослушивания музыки без звуко­вой карты и с высоким качеством (вот она, спираль развития). Достаточно, на­пример, приобрести колонки для USB и подключить их к разъему USB. Под управлением Windows 9x/NT можно наслаждаться воспроизведением аудио-CD, МРЗ- и WAV-файлов, а при наличии программного WT-синтезатора — еще и проигрывать MIDI. Есть, правда, некоторые неудобства — под DOS колонки будут молчать (шина USB недоступна), трудности могут возникнуть и с други­ми ОС. Что происходит при отсутствии аудиоакселератора, мы уже обсуждали. Появились и внешние звуковые адаптеры, подключаемые к шинам USB или Fire Wire, являющиеся полноценными устройствами аудиообработки.

С переходом на цифровые технологии обработки аудиосигналов возникает про­блема сведения на микшере сигналов от источников с разными частотами вы­борки. В аналоговой обработке таких проблем не возникает. Самый простой (но не самый лучший) способ сведения — преобразовывать цифровые сигналы в аналоговые, фильтровать и суммировать уже аналоговые сигналы (а потом их снова преобразовывать в цифровые, например, для записи в файл). Однако воз­можно и чисто цифровое решение проблемы — преобразование частоты дискре­тизации, оно же ресэмплинг (resampling), или SRC (Sample Rate Conversion). Преобразование возможно в сторону как понижения (прореживание выбо­рок), так и повышения частоты. Понижение частоты автоматически приво­дит к пропорциональному сужению полосы пропускания аудиосигнала (вспом­ним теорему Котельникова). Повышение частоты выборок путем пересчета аудиосигнал, естественно, не улучшит — новые выборки будут «придуманы» конвертером путем интерполяции реально существующих. Вполне очевидно, что пересчет окажется гораздо проще (и вернее) при удвоении частоты, а не при ум­ножении, скажем, на 8/7. В цифровой аудиосистеме удобно привести все сигна­лы к единой частоте, а с точки зрения максимального сохранения качества — к самой высокой из используемых. Большое неудобство заключается в том, что диски аудио-CD (считавшиеся еще недавно эталоном качества) задействуют частоту дискретизации 44,1 кГц, а на DVD кодирование MPEG-2 предусматри­вает частоту 48 кГц, и эту частоту нельзя обходить вниманием. При разработке аудиокодека АС'97 (см. далее) был выбран ряд рекомендованных частот дис­кретизации 8,000, 11,025, 16,000, 22,050, 32,000, 44,100 и 48,000 кГц. Основной частотой принята 48 кГц, и все остальные сигналы приводятся к ней по схеме, приведенной на рис. 12.7. Самым тяжелым преобразованием в этой цепочке яв­ляется пересчет 147:160 — из 147 выборок, например, от аудио-CD, получают 160 выборок (разницу «сочиняют»), также равномерно распределенных во вре­мени. Для временного хранения выборок, необходимых при пересчете, требует­ся буферная память; ее объем зависит от соотношения частот и алгоритма пере­счета. Понятно, что даже при самом лучшем алгоритме пересчета сигнал от аудио-CD однозначно потеряет в качестве. Проблема потери качества от ресэм-плинга стоит во всех картах, способных обрабатывать несколько цифровых сиг­налов от разных источников.

Звуковые карты PC

!8кГц

1116 кГц П 32 кГц

Рис. 12.7.Преобразования частот дискретизации

11 48 кГц

Аудиокодек АС'97

Аудиокодек АС'97 представляет собой довольно универсальное решение для звуковых карт и модемов, предложенное фирмой Intel в 1997 году; версия 2.2, в которой введена поддержка интерфейса S/PDIF, опубликована в 2000 году. За несколько лет использования аудиокодек АС'97 практически вытеснил де­шевые звуковые карты, обеспечивая качество звука, удовлетворяющее боль­шинство пользователей. Аудиосистема на основе АС'97 имеет структуру, при­веденную на рис. 12.8. Собственно кодек АС'97 представляет собой микросхему в 48-выводном корпусе с унифицированным назначением выводов, которая вы­полняет аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразования, микширование, аналоговый ввод и вывод сигналов для аудиосистемы и модема. Кодек обеспе­чивает необходимые преобразования частот дискретизации. Состав функций, реализуемых кодеком, в зависимости от версии микросхемы может варьиро­ваться — от минимально необходимых до расширенных. Кодек подключается к компьютеру по специальному цифровому интерфейсу AC-Link, предостав­ляемому специализированным контроллером интерфейса (АС'97 Digital Con­troller). Контроллер подключается к шине PCI (как ведущее устройство) или встраивается в чипсет системной платы. В обязательные (минимальные) задачи контроллера входит доставка цифровых аудиоданных в формате РСМ (см. 12.1) аудиокодеку из памяти и в память от кодека. Для этого, как правило, кон­троллер должен быть многоканальным контроллером шины PCI (bus ma­ster). В память аудиоданные для кодека поступают под управлением централь­ного процессора от различных источников: из файлов, с внешних цифровых интерфейсов, а также генерируемых программно в реальном времени (напри­мер, от игр, от программных декодеров MPEG и т. п.). Из памяти данные от ко­дека различным потребителям (в файлы, на внешние интерфейсы) доставляет также программа центрального процессора. Более мощный контроллер помимо самой доставки обеспечивает и аппаратное ускорение генерации РСМ-данных, например, при декодировании MPEG, формировании ЗБ-звука, синтезе звуков, а также кодирование РСМ-данных в более плотные форматы.

Кодек АС'97 по отношению к контроллеру является подчиненным устрой­ством. Разделение аудиосистемы на две части позволяет собирать ее в соответ­ствии с предъявляемыми требованиями и при необходимости без особых про-

Поиск по сайту: