link420 link421 link422 link423 link424 link425 link426 link427 link428 link429 link430 link431 link432 link433 link434 link435 link436 link437 link438 link439 link440 link441 link442 link443 link444 link445 link446 link447 link448 link449 link450 link451 link452 link453 link454 link455 link456 link457 link458 link459 link460 link461 link462 link463 link464 link465 link466 link467 link468 link469 link470 link471 link472 link473 link474 link475 link476 link477 link478 link479 link480 link481 link482 link483 link484 link485 link486 link487 link488 link489 link490 link491 link492 link493 link494 link495 link496 link497 link498 link499 link500 link501 link502 link503 link504 link505 link506 link507 link508 link509 link510 link511 link512 link513 link514 link515 link516 link517 link518 link519 link520 link521 link522 link523 link524 link525 link526 link527 link528 link529 link530 link531 link532 link533 link534 link535 link536 link537 link538 link539 link540 link541 link542 link543 link544 link545 link546 link547 link548 link549 link550 link551 link552 link553 link554 link555 link556 link557 link558 link559

PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

Аудиоустройства

Введение

Аудиоустройства

Несмотря на то что еще в первые компьютеры IBM PC были встроены элементарные возможности обработки звуковых сигналов, эти звуки использовались исключительно для оповещения пользователя об ошибках, а не для решения творческих задач. Компьютеры Macintosh, появившиеся в 1984 году, содержали встроенную высококачественную систему воспроизведения звука, однако компьютеры PC так и оставались с относительно ограниченными звуковыми возможностями, пока компании типа Ad Lib в конце 1980-х не представили миру первые внешние звуковые карты.

Благодаря конкурентной борьбе между разными компаниями сегодня мы имеем возможность пользоваться устройствами и программами высококачественной обработки и воспроизведения звука. Звуковые устройства перестали быть дорогостоящей экзотикой, а стали неотъемлемой частью конфигурации практически любой компьютерной системы.

В современных компьютерах аппаратная поддержка звука может быть реализована в одной из следующих форм: 

  • звуковая плата, устанавливаемая в разъем шины PCI;
  • микросхема AC'97 на системной плате, выпускаемая компаниями Crystal, Analog Devices, Sigmatel, ESS и др.;
  • звуковые устройства, интегрированные в основной набор микросхем системной платы; в разряд недорогих наборов микросхем, обладающих подобными возможностями, входят продукты компаний Intel, SiS, AOpen и VIA Technologies.

Независимо от места расположения звуковые устройства имеют разъемы для подключения микрофона и акустических систем; могут присутствовать и разъемы для подключения MIDI-устройств (старые модели также были оборудованы игровым портом). Как будет показано ниже, многие адаптеры среднего и высокого классов оборудованы сложными цифровыми входами и выходами. С программной точки зрения звуковые адаптеры требуют поддержки драйверами, либо содержащимися в конкретных программах, либо установленными в операционную систему. В этой главе мы сконцентрируем внимание на аудиопродукции, которую можно встретить в современных компьютерах, а также на способах ее установки и использования.

 



Первые звуковые адаптеры

Первые звуковые адаптеры были предназначены в основном для любителей компьютерных игр и выпускались компаниями AdLib, Roland и Creative Labs. Они стоили порядка сотни долларов и часто были не совместимы друг с другом. 


Примечание!
Примерно в то же время для персональных компьютеров стал доступен интерфейс MIDI (Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов), однако он использовался только для специализированных записывающих приложений.


Плату Game Blaster, совместимую только с некоторыми играми, заменил стандарт Sound Blaster, который был совместим со звуковыми платами AdLib и Creative Labs Game Blaster и вскоре стал общепринятым. Оригинальная плата Sound Blaster имела встроенный разъем для микрофона, стереовыход и MIDI-порт для подключения к компьютеру синтезаторов и других музыкальных инструментов. Таким образом, было положено начало новой эры звуковых адаптеров с определенным набором функций, которая продолжается по сей день и охватывает как отдельные платы, так и интегрированные в системную плату звуковые микросхемы. Следующая модель, Sound Blaster Pro, обладала еще более “продвинутыми” функциями и улучшенным качеством звучания. Со временем Sound Blaster Pro и ее преемники стали, по сути, мировым стандартом воспроизведения звука на компьютере.


Примечание!
Помимо юридически узаконенных стандартов, к числу которых относится IEEE-1394, являющийся официальным стандартом Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), существуют стандарты де-факто, которые стали таковыми благодаря широкому признанию, полученному тем или иным видом продукции в определенном сегменте рынка. В качестве одного из многочисленных примеров можно привести Sound Blaster Pro. Плата VGA, созданная в IBM, стала базовым стандартом для видеосистем, а программные языки управления печатью, разработанные в HP и Apple (HP PCL и Adobe PostScript), в настоящее время фактически стали стандартом для принтеров.


 

Ограничения совместимости Sound Blaster Pro

В те времена, когда MS-DOS была стандартом операционных систем, наибольшее распространение получили звуковые платы, совместимые с Sound Blaster Pro. К сожалению, некоторые платы требовали задания двух отдельных наборов ресурсов, таких как прерывания IRQ, каналы DMA и адреса порта ввода-вывода. Один из этих наборов был предназначен для “родного” режима, а второй — для режима совместимости с Sound Blaster Pro. Другие платы достаточно хорошо работали в среде Windows или во время сеанса MS-DOS, осуществляемого при работе Windows в фоновом режиме, но требовали от пользователя инсталляции драйвера резидентной программы, позволяющей работать непосредственно в MS-DOS.

Однако в процессе развития 32-разрядных игр для Windows поддержка звука стала более простой. Приложения Windows используют драйверы операционной системы, поставляемые производителем звуковой платы. Таким образом, программист перестал быть заложником вопросов совместимости с разными звуковыми картами, ускорителями трехмерной графики и другими устройствами. Для объемного звука и трехмерной графики система Windows стала использовать технологию DirectX, впервые представленную в декабре 1995 года. В настоящее время компания Microsoft поддерживает два различных семейства DirectX: версию 9.0с для Windows XP и версию 10 для Windows Vista. 

DirectX и звуковые адаптеры

Microsoft DirectX представляет собой целую серию интерфейсов прикладного программирования (API), которые реализуют промежуточный слой между программами и устройствами. В отличие от программ MS-DOS, разработчикам которых приходилось обеспечивать аппаратную поддержку с многочисленными моделями и марками звуковых плат, видеоадаптеров и игровых контроллеров, приложения Windows “общаются” с интерфейсом DirectX, который позволяет им управлять устройствами напрямую, а не через их драйверы. Это повышает эффективность программ и освобождает разработчиков от необходимости изменять параметры приложений при работе с различными устройствами, так как можно использовать разные подпрограммы универсального интерфейса DirectX.

Интерфейс DirectX служит гарантией того, что новые звуковые платы и наборы микросхем системной логики будут должным образом работать с современными и последующими версиями Windows. В то же время изменения, которые пережил интерфейс DirectX с выходом системы Vista, добавили дополнительные сложности производителям звуковых устройств. 

Поддержка старых звуковых устройств посредством виртуализации

А что же можно предложить любителям старых программ? Любителям старых игр под управлением DOS современные внешние и интегрированные адаптеры должны предлагать усложненные решения, связанные с глобальным аппаратным отличием старых разъемов ISA, использовавшихся классическими звуковыми картами, от современных устройств.

Некоторое время удавалось поддерживать жизнеспособность старых игр с помощью древних операционных систем, таких как MS-DOS 6.x (при необходимости — с установленной надстройкой Windows 3.1), и звуковых карт ISA, совместимых с Sound Blaster Pro. Однако в современных компьютерах шина ISA уже не поддерживается. Некоторые первые звуковые карты ISA обеспечивали режим эмуляции Sound Blaster Pro, однако требовали для этого установки специальных драйверов. Современные звуковые устройства нацелены на поддержку Windows и не способны обеспечить эмуляцию старых стандартов, если старая программа запущена непосредственно в современной операционной системе, такой как Windows XP или Vista.

Однако теперь уже существует возможность запускать старые операционные системы и написанные для них программы с полной поддержкой старых устройств, создав среду виртуального компьютера. Для этого можно воспользоваться программами Microsoft Virtual PC 2007 (для Windows XP Professional, Tablet и некоторых редакций Windows Vista), Parallels Desktop (для системы Mac OS, запущенной на PC-совместимых компьютерах), VMWare Workstation (Windows, Linux, FreeBSD, Solaris) и некоторыми другими.

После установки приложения виртуализации в реальную операционную систему создается виртуальный компьютер. Затем на этой машине устанавливается нужная операционная система, в ней выполняется конфигурирование звуковой системы, после чего устанавливаются старые игры. Программа виртуальной машины преобразует все запросы, создаваемые старой игрой и операционной системой на язык управляющей ОС, которая, в свою очередь, обеспечивает поддержку установленного в ней оборудования. В результате игра, запущенная в среде MS-DOS виртуальной машины, “думает”, что взаимодействует с реальным адаптером Sound Blaster Pro или совместимым с ним, даже если на самом деле в компьютере установлена совершенная звуковая карта последнего поколения. Пользователь слышит создаваемые игрой звуковые эффекты так, будто на его компьютере установлен старый звуковой адаптер.