مبانی 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 آنالوگ به دیجیتال(ADC) برای صوت ورودی به کامپیوتر

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

• کانکتورهای 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. در این نوع کامپیوترهای اسلاتی برروی برد اصلی استفاده نشده وبدین ترتیب یک اسلات صرفه جوئی شده است ! SoundBlaster Pro بعنوان یک استاندارد در دنیای کارت های صدا مطرح است . شکل زیر یک نمونه از این نوع را نشان می دهد.

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

• 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 ویا 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.

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 کانکنور 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.

مراحل شنیدن ( گوش دادن ) به صوت بشرح 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.

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 و یا بلندگو قابل شنیدن خواهند بود.

کارت صدا یکی از عناصر سختافزاری رایانهاست که باعث پخش و ضبط صدا میگردد. قبل از گسترش کارتهای صدا، صدا در رایانه توسط بلند گوهای داخلی ایجاد میشد. این بلند گوها توان خود را از برد اصلی می گرفتند. استفاده از کارت صدا از اواخر سال ۱۹۸۰ شروع شد. کارت صوتی همانند کارت گرافیکی بر روی برد اصلی نصب میشود و در پشت آن چند فیش برای میکروفن و بلند گو قرار دارد. وظیفه کارت صدا آماده سازی سیگنالها جهت پخش و دریافت سیگنالهای ورودی از میکروفن و آماده کردن آنها برای ذخیره در رایانهاست. کارت صدا، کارت صوتی نیز نامیده میشود و در بسیاری موارد میتواند اصواتی با کیفیت بسیار عالی تولید کند. صوت، یک سیگنال آنالوگ است که به صورت موج پیوسته انتشار مییابد. رایانه همواره در حال پردازش سیگنالهای آنالوگ است، زیرا این سیگنالها دائماً در حال تغییرند. در واقع لازم است که سیگنالهای آنالوگ به بیتهای رقمی (دیجیتال) تبدیل شوند. سیگنالهای دیجیتالی تولید شده مجدداً باید به سیگنالهای آنالوگ تبدیل شوند تا بتوانند به وسیله بلند گو پخش شوند.

شبیه سازی صوتی

صداهای دیجیتال به فضای زیادی بر روی دیسک نیاز دارد. بنابراین به جای ذخیره صدا آن را ایجاد میکند. این عملیات شبیه سازی صوتی نام دارد و به روشهای زیر صورت میگیرد:

1- FM(مدولاسیون بسامد): این روش به صورت کاملاً مصنوعی صدا را ایجاد میکند و برای ساخت آن از دو موج سینوسی استفاده میکند.

۲- جدول موجی (صدای موجی): این روش کم هزینه و واقعی تر است. در این حالت از تمامی وسایل موسیقی نمونه گیری شدهاست و صدای دیجیتالی تولید شده در یک جدول موج ذخیره شدهاست. در صورتی که یک برنامه به صدایی احتیاج داشته باشد این جدول موج چه در کارت صدا و چه در دیسک، صدای واقعی را به برنامه میدهد. فایلهای صوتی با پسوند Wav در ویندوز صداهای واقعی هستند که از جدول موج استفاده میکنند. بنابراین آهنگسازان حرفهای ترجیح میدهند این گونه کارتهای صدا را استفاده نمایند. این صداها در تراشههای رام کارت صوتی ذخیره میشوند و در نتیجه بسیاری از تولید کنندگان بزرگ بودن حافظه جدول صوتی را دلیل مرغوب بودن کارت صدا میدادند.

3-MIDI(رابط دیجیتالی ادوات موسیقی): این روش برخلاف روش قبلی صدای تولید شده را ضبط نمیکند، بلکه اطلاعات صدا مانند کوک، دوام، بلندی و سایر موارد را ضبط میکند. این اطلاعات در یک قالب استاندارد در فایل ذخیره میشود یا به یک وسیله موسیقی جهت اجرا ارسال میشود. بنابراین یک فایل MIDI مجموعهای از دستور العملها در مورد چگونگی اجرای نت هاست.

نکته: فایلهای MIDI جهت برقراری ویدئو کنفرانسها و پخش فیلم در اینترنت به کار میروند.

۴- نمونه سازی فیزیکی:این روش نسبتاً جدید است و بسته به نوع ساز شبیه سازی شدهاست. با اینکه دارای صدای خوبی است اما بار زیادی بر پردازنده اصلی وارد میسازد.

اجزای تشکیل دهنده کارت صدا

یک پردازنده سیگنالهای 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 دستگاههای موزیک خارجی
• رابطهای لازم برای اتصال به میکروفن یا بلندگو
• یک پورت خاص " بازی" برای اتصال اهرمک (Joystick)

اغلب کارتهای صدا که امروره استفاده می گردد از نوع PCI بوده و در یکی از اسلات های آزاد برد اصلی نصب می گردند. کارتهای صدای قدیمی عمدتاً از نوع ISA بودند. بیشتر رایانههای جدید کارت صدا را بصورت یک تراشه و بر روی برد اصلی دارند. در این نوع رایانهها اسلاتی برروی برد اصلی استفاده نشده وبدین ترتیب یک اسلات صرفه جوئی شده است ! Sound Blaster Pro بهعنوان یک استاندارد در دنیای کارتهای صدا مطرح است .

انواع اتصال کارت صدا به رایانه

انواع اتصال کارت صدا به رایانه:

کارت صدا اینترنال.^[۱]

این دسته از کارت صدا ها داخل کیس کامپیوتر و مستقیماً بر روی مادربرد نصب می شود که معمولاً به دو صورت PCI و PCI-E در بازار موجود است. بر خلاف تصورات موجود این نوع از کارت صدا در مدل های پیشرفته خود از سرعت و کیفیت بالایی برخوردار است اما به دلیل در دسترس نبودن آسان ورودی و خروجی ها، همچنین نداشتن کنترلرهای صوتی همچون ولوم ها از محبوبیت کم تری در میان استفاده کنندگان تجهیزات استودیویی برخوردار است. نکته قابل توجه در این نوع از کارت صداها نزدیک بودن چیپ پردازشگر صوتی کارت صدا به سایر اجزای موجود در مادربرد است که باعث ایجاد نویز می شود، که این مسئله را در اصطلاح با نسبت سیگنال به نویز (SNR) محاسبه می کنند. اما در مدل های حرفه ای این کارت صدا ها به دلیل طراحی حرفه ای و قرار دادن پوشش مناسبی برای کاهش SNR ، نویز را به حداقل و در برخی به صفر رسانده اند.

کارت صداهای اکسترنال (Exteal).^[۱]

در این نوع از کارت صدا ها، کارت صدا درون جعبه ای که معمولاً از فلز ساخته می شود، قرار دارد و به وسیله تکنولوژی های ارتباط دهنده مانند USB و Firewire اطلاعات پردازش شده را به کامپیوتر منتقل می کند. به دلیل در اختیار قرار داشتن انواع تنظیمات و در دسترس بودن ورودی ها و خروجی ها و امکانات جانبی بیشتری که این کارت صداها در خود تعبیه کرده اند از محبوبیت بیشتری در میان استفاده کننده گان برخوردار هستند.

در میان کارت صدا ها انواعی از آنها نیز وجود دارد که به صورت همزمان از یک کارت اینترنال و یک جعبه اکسترنال استفاده شده است.

شنیدن صوت

مراحل شنیدن صوت بر خلاف روش تولید صدا است که در زیر شرح داده شدهاست:

۱- دادههای دیجیتال از هارددیسک خوانده میشود و سپس در اختیار پردازنده اصلی قرار میگیرد.

2-DSP پردازنده اصلی دادهها را برای موجود بر روی کارت صدا ارسال میکند.

۳-دادههای دیجیتال را از حالت فشرده خارج میکند.

دادههای دیجیتال غیر فشرده شدن توسط DSP

۴-بلافاصله با مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) پردازش و یک سیگنال آنالوگ ایجاد میکنند. این سیگنالهای ایجاد شده از طریق هدفن یا بلند گو شنیده خواهد شد.

عملیات کارت صدا

صدا چهارعملیات خاص درارتباط باصداانجام میدهد

- ضبط صدا با حالات متفاوت

- پخش موزیکهای از قبل ضبط شده مانند: MP۳، Wav یا DVD

- ترکیب نمودن صداها

- پردازش صوتهای موجود

انواع رابط

جهت دریافت و ضبط از طریق کارت صدا لازم است رابطهای زیر وجود داشته باشد:

- رابط ورودی: این رابط برای ورود دادههای صوتی استفاده میشود که دارای انواع مختلفی هستند.

- رابط خروجی: این رابط جهت ارسال سیگنالها از کارت به وسایل خارج از رایانه به کار میرود. یک سر کابل به کارت صوتی و سر دیگر آن به بلندگو یا هدفون و سیمهای استریو وصل میشود.

_ رابط صوتی ویژه سی دی: این نوع رابطها جهت ارتباط بین دیسک گردان، سی دی و کارت صوتی می باشد و اگر این ارتباط برقرار نشود دیسکهای سی دی صوتی پخش نمیشود و در این حالت صدا تنها از طریق خروجی گوشی(هدفون) شنیده میشود.

رابط میدی: اکثر کارتهای صوتی دارای این رابط هستند. این رابط ۱۵ پایه دارد و D شکل است و میتوان به وسیله آن از ارگهای الکترونیکی، موسیقی را دریافت و به صورت فایل بر روی سی دی ذخیره کرد.

پردازنده کارت صوتی

در کارت صداهای جدید تراشه مخصوصی به نام DSP اضافه شدهاست. که مخفف Digital Signal Processor است. این تراشه رایانه را از انجام پردازش سیگنالهای صدا، پارازیت گیری، فشرده سازی دادهها و موارد دیگر معاف میدارد.

کارت صوتی دوطرفه همزمان

در این نوع کارت صدا دادهها میتوانند در دو مسیر همزمان جریان داشته باشند. روی کارت صداهای دوطرفه عبارت Full duplex نوشته میشود. بیشتر کارت صداهای جدید دارای این قابلیت هستند. با این کارتها برای مکالمه تلفنی بهتر از طریق رایانه استفاده میشود.

حافظه کارت صدا

در بیشتر کارت صداهای نوع آیزا حداقل ۲ مگابایت حافظه رم با نام حافظه نمونه سازی وجود دارد. این نوع حافظه جهت حفظ صداهای جدول موج و صداهایی که خود کارت میسازد استفاده میشود. اما در نوع کارتهای پی سی آی احتیاجی به حافظه نمونه سازی نیست. زیرا پهنای باند در این نوع کارتها بزرگ می باشد و صداها بر روی حافظه اصلی رایانه قرار میگیرد.

استریو فونیک یا مونو فونیک

کارتهای مونوفونیک صدا را از یک منبع پخش میکنند که به آن مونو یا یک کاناله میگویند. در صورتی که کارتهای استریوفونیک به طور همزمان و از دو منبع مختلف پخش میشود. بعضی از برنامههای کاربردی صدای استریو را پشتیبانی نمیکنند. کارتهای استریو گران قیمت تر از مونو است. بیشتر کارتهای صوتی دارای یک ورودی استریو یا دو ورودی مونو هستند. نکته: در بیشتر کارتهای صوتی حداقل ۱۶ بیت لازم است، اما برخی دیگر از ۲۴بیت و بیشتر استفاده می کنند.

عیب یابی کارت صدا

- اگر پس از نصب یک کارت صدای جدید در بعضی برنامهها دچار مشکل صدا شوید، باید تنظیمهای برنامهها را از نو تعیین کنید. لازم است بعضی برنامهها را دوباره نصب نمود تا با کارت جدید کار کند. - اگر در بعضی برنامهها صدا وجود دارد ولی هماهنگ با اعمال روی صفحه نیست لازم است برنامههای دیگر را ببندید تا برنامه در حال اجرا بتواند بر همه منابع دسترسی پیدا کند. - گاهی اوقات صدای خش خش یا وزوز از بلندگو پخش میشود دلیل آن مزاحمت کارتهای جانبی دیگر می باشد. در این صورت لازم است جای شکاف کارت صوتی را عوض کرد. اگر باز هم اشکال رفع نشد باید کابلهای برق نزدیک به کارت صوتی را از آن دور کرد. - اگر صدایی از بلندگوهای رایانه به گوش نمیرسد اعمال زیر را انجام دهید:

• محل اتصال بلندگو به منبع تغذیه چک کنید.
• پیچ تنظیم بلندی صدا را تنظیم نمایید.
• سیم اتصال بلندگو به کارت را چک کنید.
• صدا را در برنامههای نصاب بررسی نمایید.
• برنامه راه انداز کارت صوتی را دوباره نصب کنید.

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

به دلیل این که مادربردهای جدید دارای کارت صدا به صورت سرخود هستند، بنابر این دیگر نیازی نیست که کارت صدا را به صورت جداگانه خریداری نمود. جز در مواردی که برای کارهای حرفهای از کارت صدا استفاده میشود. دو نوع استاندارد اختصاصی برای کارتهای صدا وجود دارد. (استاندارد AdLib و Sound Blaster) اغلب کارتهای صوتی با Sound Blaster سازگاری دارند. با توجه به این که کارت صوتی نباید با این استاندارد به راه انداز خاصی نیاز داشته باشد. به غیر از استانداردهای ذکر شده، استانداردهای دیگری هم وجود دارند. اکثر برنامههای کاربردی صوتی برای محصولاتی نوشته میشوند که عمومیت دارند. برای همین بیشتر سازندگان، کارتهای صوتی خود را تحت این دو استاندارد میسازند.

نکته: بیشتر بازیهای تحت داس ازکارتهای صوتی با استانداردهای ساوند بلاستر، ساوند بلاستر ۱۶ و ساوند بلاستر پرو استفاده میکنند. در حال حاضر بیشتر سی دی رامها دارای فیش ورودی هدفون یا بلند گو هستند. بدین ترتیب میتوان از صداهای آنها استفاده کرد. اما در صورتی که صدای بهتری میخواهید میتوانید ازکارت صدا استفاده نمایید.