Karty dźwiękowe

Dźwięk z komputera

przeczytasz w 3 min.

Nie mamy wątpliwości, że niniejszy artykuł nie wyczerpuje tematyki kart muzycznych. Ba, tekst ten może stanowić co najwyżej pewne wprowadzenie w ten dosyć zagmatwany świat. Jednak cel, jaki sobie post

Wstęp

Temat kart muzycznych nie jest wśród serwisów komputerowych (nie tylko polskich) szczególnie popularny. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest w głównej mierze dość niemrawy ruch na rynku tego typu urządzeń. Rzadko pojawia się tu coś nowego, a jak się już pojawi, to strach o tym pisać. Można obiektywnie oszacować szybkość pracy procesora, przetestować niezawodność płyty głównej, a nawet zmierzyć temperaturę pracy dysku twardego.

Tymczasem przy ocenie jakości karty muzycznej nie sposób w pewnym momencie uciec od opisu wrażeń czysto subiektywnych. Najczęściej naraża to biednego recenzenta na oskarżenia o nieuzasadnioną złośliwość względem producenta albo o jakieś ciche z nim powiązania. Uniwersalny jest w każdym razie zarzut kompletnego braku słuchu. Niniejszy artykuł nie będzie recenzją konkretnej karty muzycznej. Postaramy się natomiast w miarę przystępny sposób przybliżyć zasadę działania tego urządzenia, a także rozszyfrować całą gamę parametrów i współczynników je opisujących. Nie zamierzamy wskazywać konkretnego modelu, natomiast podpowiemy, czym kierować się przy wyborze karty muzycznej do konkretnych zastosowań: słuchania muzyki, oglądania filmów, grania, czy w końcu tworzenia muzyki.

Historia

Dźwięk towarzyszył komputerom PC niemal od zawsze, choć początkowo miał bardzo niewiele wspólnego z pojęciami takimi jak melodia czy muzyka. Przez pierwsze lata wszystko, co był w stanie wydać z siebie komputerowy głośniczek, to niezbyt przyjemne dla ucha i tym samym mocno irytujące "biiip". Zadaniem tego sygnału było, w zależności od kontekstu, powiadomienie użytkownika, że coś działa prawidłowo lub że się właśnie zepsuło. Kombinacje "biiipów", niby alfabet Morse'a, mogły czasem podpowiedzieć, gdzie szukać przyczyny awarii. Było to przydatne w sytuacji, gdy np. nie chciał się włączyć monitor.

Można odnieść wrażenie, że nawet ta skromna dźwiękowa funkcja informacyjna została w pierwszych pecetach zaimplementowana przez przypadek. Na płytach głównych początkowo nie umieszczano specjalnego układu generującego dźwięk. Za jego wytwarzanie odpowiedzialny był układ czasowo-licznikowy 8253 który, jak sama nazwa wskazuje, przeznaczony był głównie do odmierzania czasu. Potrafił on generować przebiegi prostokątne o różnych częstotliwościach, które po przetworzeniu nadawały się do wytwarzania dźwięku. Układ miał mocno ograniczone możliwości, ale programiści czynili cuda i wraz ze wzrostem popularności wykorzystywania komputera do celów multimedialnych, wyciskali z podłączonego do płyty głównej głośniczka coraz więcej. Pojawiły się nawet programy wykorzystujące 8253 do syntezowania ludzkiej mowy. Trzeba jednak wspomnieć przy tym, że najczęściej należało z góry znać treść komunikatu, aby go poprawnie zrozumieć.

W końcu nadszedł moment, w którym rynek był gotowy na przyjęcie dedykowanej komputerom PC karty dźwiękowej. Pierwszy taki produkt został spopularyzowany przez firmę AdLib. Choć pierwsza karta muzyczna miała zaledwie pojedynczy, jednokanałowy syntezator FM, efekty dźwiękowe generowane przez komputer zyskały nowy wymiar. Ponieważ karta AdLib zyskała duże zainteresowanie, wkrótce za produkcję układów dźwiękowych zabrały się inne firmy, w tym znany chyba wszystkim Creative. Początkowe propozycję Creative nie były specjalnie udane, w każdym razie do czasu, aż nie pojawił się pierwszy Sound Blaster. W dużej mierze był to klon karty AdLib, jednak znacznie udoskonalony. Główną nowością była możliwość odtwarzania (i nagrywania) wyraźnych, samplowanych dźwięków, na co AdLib nie pozwalał. Sound Blaster zyskał olbrzymią popularność, a firma Creative na kolejne lata stała się wyznacznikiem panujących standardów. Taki obrót rzeczy miał niestety negatywny wpływ na rozwój rynku. Pomimo, iż od czasu do czasu pojawiały się w sprzedaży konstrukcje bardziej zaawansowaneod legendarnego Sound Blastera, nie zyskiwały one specjalnego uznania. Duża część oprogramowania, a w szczególności gier była po prostu kompatybilna wyłącznie z produktem Creative. Z tego też powodu, za kolejny przełomowy moment w historii kart dźwiękowych należy uznać pojawienie się karty Sound Blaster 16. Będąca częścią nazwy liczba przypominała, że zarówno umieszczony na karcie procesor oraz rzetwornik cyfrowo-analogowy pracują z 16-bitową rozdzielczością. W połączeniu z częstotliwością próbkowania wynoszącą 44,1 kHz dawało to konstrukcję, mogącą odtwarzać dźwięki z jakością płyty CD. Można pokusić się o twierdzenie, że gdyby nie antyczny interface ISA, karty Sound Blaster 16 mogły by być z powodzeniem montowane we współczesnych komputerach i znaczna część użytkowników była by z jakości dźwięku zadowolona.

Możliwość odtwarzania plików *.wav w znośnej dla ucha jakości to jednak nie wszystko, czego współcześni oczekiwali od karty dźwiękowej i temu też zawdzięczamy dalszy rozwój tych urządzeń. Zaowocowało to między innymi montowaniem na kartach dźwiękowych coraz to mocniejszych jednostek obliczeniowych oraz niezależnych układów pamięci. Pojawiły się karty Wave-Table (min. Sound Blaster AWE32), które poprawiły jakość odtwarzanej muzyki w formacie MIDI. Kiedy wydawało się, że jeśli chodzi o "dźwięk z komputera" wiele więcej poprawić nie można, pojawiła się idea generowania dźwięku przestrzennego, a wraz z nią zagrożenie dla pozycji firmy Creative. Choć producent Sound Blastera wychodził nieśmiało na przeciw nowym pomysłom i stworzył nawet własny standard dźwięku przestrzennego - EAX, nie mógł w najmniejszym stopniu konkurować z technologią A3D, opracowaną przez  Aureal. Choć produkt, z którym ta młoda firma weszła na rynek, był niemałym przebojem, kilka czynników przyczyniło się do rychłego jej upadku. Przede wszystkim, zdobywanie szerszej popularności w sytuacji, gdy synonimem karty muzycznej stał się Sound Blaster, było bardzo trudne. Dodatkowo, zastosowanie zaawansowanej jak na ówczesne czasy technologii A3D wymagało współpracy karty Aureal z bardzo szybkimi, a przez to drogimi CPU. Ograniczało to dość poważnie liczbę jej nabywców. Firma została na dokładkę oskarżona przez konkurenta o naruszenie praw patentowych. Mimo, iż ostatecznie Aureal wygrał proces, osłabiona finansowo firma zbankrutowała i została przejęta przez Creative.

Od tamtych wydarzeń minęło już sporo czasu, a do dnia dzisiejszego producent Sound Blastera nie zyskał sobie otwartego konkurenta. Na szczęście firma może osiąść na laurach, co zawdzięczamy stale rosnącą jakością układów dźwiękowych montowanych na płytach głównych oraz umacnianiu się pozycji konkurencyjnego do EAX standardu dźwięku przestrzennego, jakim jest OpenAL.