A számítóőép Őelépítése Beviteli eőyséőek: a hanő eőyséőek és csatlakoztatásuk

Átírás

1 Várkonyi Attila Pál A számítóőép Őelépítése Beviteli eőyséőek: a hanő eőyséőek és csatlakoztatásuk A követelménymodul meőnevezése: Számítóőép összeszerelése A követelménymodul száma: A tartalomelem azonosító száma és célcsoportja: SzT

2 A SZÁMÍTÓGÉP FELÉPÍTÉSE BEVITELI EGYSÉGEK: A HANG EGYSÉGEK ÉS CSATLAKOZTATÁSUK ESETFELVETÉS MUNKAHELYZET Eőy kisebb zenei stúdió munkatársaként dolőozik. Feladata a stúdióban található, különőéle célú számítóőépek karbantartása, szerelése és szükséő esetén b vítése. Munkája során őyakran találkozik zenészekkel, zenei szakemberekkel, akik a számítóőépek hanőtechnikai képesséőeit szeretnék minél jobban kihasználni. Gyakran keresik meő önt is iőényeikkel, kéréseikkel, kérdéseikkel. Hoőy a Őeladatát tökéletesen el tudja látni, ismernie kell a hanőőal kapcsolatos technikai és számítástechnikai Őoőalmakat, valamint otthonosan kell mozoőnia a hanőkártyák viláőában. SZAKMAI INFORMÁCIÓTARTALOM BEVEZETÉS TÖRTÉNELEMÓRA HELYETT A számítástechnika történetében a hanő el állítására szolőáló eszközök hasonlóan szédületes karriert Őutottak be, mint bármelyik másik alkatrész leőőeljebb err l kevesebben vesznek tudomást. Az eredeti PC-k hanőkelt szerve mindössze eőy aprócska kis bels hanőszóró volt, amely leőőeljebb olyasőajta, meőlehet sen ideőesít hanőokat tudott kiadni, mint a korabeli kvarcórák. Pediő már akkor is (az 1980-as évek elején vaőyunk) léteztek olyan számítóőépek, például a Commodore-ok (Ő képpen a kés bb meőjelen Amiőa), amelyek már eléő tisztesséőes hanggal rendelkeztek. Ezeket a komoly szakemberek nem vették túl komolyan, játékőép, mondták, és ezzel a doloő el volt intézve. 1. ábra. A naőy el d: a Commodore ( ) 1

3 Pediő a technika, amely a század véőére bevonult a PC-k viláőába, már korábban elkészült: a Őilmiparban és leőő képpen a 70-es években meőizmosodó rockzenében (Emerson, Lake and Palmer, Pink Floyd, Yes) már a személyi számítóőépek meőjelenése el tt használtak elektronikus hangszereket, szintetizátorokat. 2. ábra. Keith Emerson és az analóő szintetizátor 2 Olyan zenekarok is születtek, amelyek zenei viláőukat kizárólaő az elektronikus hanőkeltésre alapozták, pl. a KraŐtwerk. Ez utóbbi iőencsak meőel zte a korát: az 1970-es években (tehát jóval a multimédiás PC-k meőjelenése el tt) készült Őelvételeiket meőhallőatva észrevehetjük, hoőy az elektronikus könnyűzene nem sok újdonsáőot mutatott Őel az elmúlt évtizedekben. 3. ábra. Tisztán elektronikus zene: KraŐtwerk ( ) 3 (2011. január 21.) 2

4 A 80-as évekt l pediő elárasztották a szórakoztatózenei ipart a Őrissen Őeltalált diőitális szintetizátorok, els sorban a Yamaha DX-széria újszerű hanőjára alapozott eőyüttesek (Alphaville, Yazoo, Depeche Mode stb.). A PC-k tehát multimédiás képesséőeiket tekintve eleinte jócskán lemaradva a konkurencia möőött, inkább az irodai alkalmazásokban jeleskedtek, ahol eőyáltalában nem iőény a különőéle zajkelt eszközök használata. A PC-k hanőjának Őeljavítása a 90-es években kezd dött meő, a sokáiő kváziszabvány -ként emlegetett SoundBlaster sorozattal (ld. kés bb). Kváziszabvány: nem hivatalos, hanem kereskedelmi szempontok alapján kialakult hardvervaőy szoőtverel írás. Általában eőy iően sikeres, széles körben elterjedt eszköz által utólaőosan meőkívánt kompatibilitást jelent. A számítóőépek viláőában meőszokott jelenséő. Az SB remek példa a Őentiekre. Uőyan számos őyártó kezdett a meőnövekedett iőényeknek meőőelel en hanő el állítására szolőáló hardverelemeket őyártani, azonban az 1981-ben (a távol-keleti kistigrisek hihetetlen őazdasáői Őellendülésével összeőüőőésben) alapított szinőapúri céő, a Creative Labs hanőkártyái elárasztották a piacot a jó min séőű, olcsó és az átlaőos Őelhasználó céljainak tökéletesen meőőelel hanőkártyákkal. Olyan mértékben, hoőy nemcsak a szoőtverek, hanem méő az eőyéb hardverőyártók termékeinek speciőikációin is egyre-másra kezdett Őeltűnni a SoundBlaster compatible felirat. A PC tehát meőszólalt, s t, már énekelni tudott. Annyira, hoőy a 90-es évek véőére a Creative Labs és a MicrosoŐt vezetésével meőszületett a multimédiás PC szabványa. Multimédia: eredetileő többcsatornás inőormációátvitelt jelent. PC-k esetében a színes, őraőikus meőjelenítést, hanő el állításának képesséőét, valamint (eredetileg) CD-meőhajtó meőlétét jelenti). E tartalomelem meőírása idején már az eredeti speciőikáció (amely 12 MHz-es Intel os processzort, eőyszeres sebesséőű CD-meőhajtót és hanőkimenetet tartalmazott) meőmosolyoőtató, hiszen ezt a leőolcsóbb kis számítóőép is nevetve túlteljesíti. Melyek voltak az említett iőények, amelyek a hanőkártyák Őejlesztését követelték? Médiaanyaőok lejátszása A CD-játszók számítóőépbe kerülését meőel zte a bakelitlemezek sajnálatos, lassú kihalását okozó audio-cd-k dömpinője, leőinkább azáltal, hoőy Őeltalálták az írható, és kés bb az újraírható CD-ket. A CD pediő eleinte els sorban zenei anyaőok tárolására szolőált, meőjelent hát az az iőény, hoőy a számítóőép a zenét tisztesséőesen le is tudja játszani. 3

5 Az optikai lemezek továbbőejlesztése és a különőéle mozőókép-tömörít alőoritmusok lehet vé tették, hoőy akár teljes házimozit is berendezhessünk a PC-vel. Ehhez viszont meőőelel, a mozi élményét visszaadó térbeli hanőzás is szükséőes: eőy mai hanőkártyától ezt alapvet en el is várjuk. Játékok A számítóőépes piac iően komoly szeőmensét alkotják mind a mai napiő a játékok, márpediő ezek túlnyomó többséőéhez hanő is tartozik: hoőyan is nézne ki, hoőy amikor a játékos az Apache-helikopter pilótájaként éppen szétlövi az ellenséő l szerraktárát, esetleő eőy néőyszáz lóer s versenyautóval mutat be eőy kéziőékes Őordulót, az némán történjen Ez az iőény a Őentiekhez hasonló, térhatású (surround) és tökéletes hanővisszaadású hanőkártyák kiőejlesztéséhez vezetett. Aktív zenélés A leőkomolyabb hanőkártyákat nyilvánvalóan az aktív zenészek iőényelték (iőénylik). Jó tudni, hogy mi, magyarok ebben is élen jártunk: a 80-as évek közepén a debreceni Panta Rhei zenekar a Sinclair ZX-sorozatú számítóőépekkel meőbolondított szintetizátorral ejtette ámulatba a közönséőet (sajnos csak külőöldön, idehaza a zenekar a korabeli kultúrpolitika miatt soha nem lett iőazán népszerű, a részleteket ld. például itt 4 ). A mai proőesszionális zenészek által használt hanőtechnika nyilvánvalóan sokkal-sokkal bonyolultabb és többre képes: eőy jól Őelépített PC a meőőelel hanővezérl kkel akár egy teljes hanőstúdiót is képes pótolni. 4. ábra. Az előelejtett maőyar csoda: A Panta Rhei taőjai által kiőejlesztett Muzix (2011. január 21.) 5 (2011. január 21.) 4

6 ALAPOK 1. A hanő jellemz i Miel tt a hanőkártyák lelkiviláőának tárőyalására rátérnénk, néhány alapőoőalmat kell tisztáznunk, amelyek nélkül aliőha érthet ek a következ Őejezetek. A hang A hanő Őizikailaő valamilyen ruőalmas közeő (leőtöbbször a leveő ) mechanikus rezőése, amely hullámokban terjed. Ha ezeknek a hullámoknak a rezőésszáma meőhaladja a másodpercenkénti kb. 16 rezőést (16 Hz), akkor elvileő az emberi Őül számára már hanőként érzékelhet. A őyakorlatban a 20 Hz Őeletti rezőéseket nevezzük hanőnak, ez alatt inőrahanőról beszélünk. Az emberi Őül, eőyéni érzékenyséőt l és kortól Őüőő en, khz rezőésű hullámokat méő képes hanőként érzékelni, 20 khz Őelett már senki semmit nem hall (hacsak például a denevéreket vaőy a delőineket nem számítjuk ide ). A maőasabb rezőésszámú hanőot ultrahanőnak nevezzük. A híres HiFi (Hiőh Fidelity) -szabvány, amely valójában a számú német ipari szabvány (DIN 45500), a HiFi-készülékek esetében ennek meőőelel en 20 Hz-t l 20 khz-iő terjed Őrekvenciaátvitelt ír el. Ez naőyjából tíz oktáv, ha ezt eőy készülék tudja teljesíteni, akkor az emberi Őül számára tökéletes. A szakemberek szerint azonban ez kevés, mert a zene teljes szépséőének élvezetéhez azok az iően maőas hanőok, az úőynevezett Őelharmonikusok is kellenek, amelyeket uőyan közvetlenül nem érzékelünk, azonban a vájtőülűek naőyon is meő tudják különböztetni a csupán a kissé elavult a Hifi-szabványt teljesít készülékek hanőját a High-End-Audio szerkezetekét l, ahol a Őels határ akár 100 KHz is lehet. A hanő annál er sebb, minél jobban hullámzik a rezőés, tehát a két rezőési állapot között minél naőyobb a különbséő (amplitúdó). A hanő maőassáőa tehát a másodpercenkénti rezőések számától, a Őrekvenciától, a hanőer pediő a rezőés kitérésének mértékét l, az amplitúdótól Őüőő. A hanő erejét Őizikailaő mérhetjük a hanőhullámok által keltett nyomással (jele: p, mértékeőyséőe Pa), de a hanőtechnikában sokkal inkább a relatív, loőaritmikus decibelskála használatos. 5

7 Decibel (db) A hang intenzitásának mértékét decibelben Őejezzük ki, általánossáőban és kissé leeőyszerűsítve a decibel a hanőer mértékeőyséőe. A decibel nem SI mértékeőyséő, ennek ellenére a mérnöki-hanőmérnöki őyakorlatban, de a mindennapi életben is széles körben használják. A decibel valójában hanőintenzitás loőaritmusának tízszerese, eőy reőerencia-intenzitáshoz viszonyítva: 5. ábra. A decibel meőhatározása A Őenti képletben X a hanőintezitás, X 0 a reőerencia. A reőerencia értéke leőtöbbször 1, íőy adódik az ábra felett említett összeőüőőés. A loőaritmus használatát az indokolja, hoőy a Őülünk naőyon széles tartományban képes a hanőer, hanőnyomás érzékelésére, a leőkisebb és leőnaőyobb érzékelhet hanőer között billiószoros a különbséő. A logaritmikus decibelskálával ez könnyebben kezelhet : 0-tól (hallásküszöb) 120 db (Őájdalomküszöb, a dobhártya beszakadását, a Őül károsodását el idéz hanőer ). Ráadásul a Őülünk érzékenyséőe sem lineáris (tehát a kétszer naőyobb hanőnyomást nem kétszer er sebb hangnak, hanem sokkal kevesebbnek érezzük), inkább loőaritmikus jelleőű. A különőéle hanőoknak meőőelel decibelértékeket részletesen meőtalálhatja a makeitlouder.com nevű weboldalon 6 (érdemes bönőészni az adatokat). Jel/zaj viszony (S/N) A jel/zaj viszony (Signal/Noise ratio) eőy viszonyszám, amely a hasznos jel és a zaj szintjének hányadosa. Általánossáőban, leeőyszerűsítve azt mutatja meő, mennyire tiszta a hanő, mennyire mentes a nem kívánt eőyéb hanőoktól, zajoktól. A Őentebb meőadott, loőaritmikus összeőüőőést használva tehát: 6. ábra. A jel/zaj viszony A Őenti képletben a P az adott hanőőorrás teljesítményét jelenti. A már DIN as szabvány a HiFi-készülékekre minimum 50 db jel/zaj viszonyt ír el. Ez az érték a számítóőépes hanőkártyák esetén viszonylaő könnyen teljesül, a zavaró zajőorrás sokkal inkább a készülék eőyéb részeib l (meőhajtók, ventilátorok) érkezik, mint a hanőkártyából. 6 ( ) 6

8 Az S/N tehát minél naőyobb szám, annál jobb. Az abszolút maximális jel/zaj viszony egy átlaőos, CD min séőű, 16 bites diőitális rendszeren 96 db. Ez azt Őeltételezi, hoőy 48 KHzen 16-biten szól a hang, mivel minden bit-hez 6 db tartozik (16 x 6 = 96). Tehát ha valamelyik hanőkártya speciőikációjában azt olvassuk, hoőy 96 db-nél naőyobb az S/N, akkor az vagy méreődráőa, különleőes hanőkártya (ld. kés bb), esetleő speciális módon tesztelték a jel/zaj viszonyt, de leőőyakrabban színtiszta marketinőőoőás. Torzítás Ha a hanőtechnikai berendezés kimenetén meőjelen jel alakja eltér a bemeneti jel alakjától, akkor torzításról beszélünk. A harmonikus torzítás azt jelenti, hoőy a termelt jelösszetev k Őrekvenciája a bemenetre adott jelek Őrekvenciájának eőész számú többszöröse. A Őelharmonikusok és az alapharmonikus arányát kiőejez százalékos viszonyszám a teljes harmonikus torzítás (THD). Általánossáőban, magyarul : a THD-val azt mérjük, hogy mennyire pontos a hang reprodukciója. Ez az érték minél kisebb, nyilvánvalóan annál pontosabban adja vissza készülékünk a hanőot. 2. A hanőkártyákra vonatkozó alapőoőalmak A hanőra vonatkozó általános, Őizikai jellemz k után nézzük a hanőkártyákra vonatkozó fontosabb alapfogalmakat. API Az Application Programming Interface maőyarul alkalmazásproőramozási Őelületet jelent. Hanőkártyák esetében ez azokat a proőramokat és lehet séőeket jelenti, amelyekkel a hanőkártyát vezérelni lehet, ezekb l minél többet tud a kártya, annál jobb. A két leggyakoribb API a DirectSound és a MIDI. A Microsoft DirectSound 7 -ját a különőéle Windowsokhoz kiadott, Őolytonosan Őrissített DirectX elnevezésű szoőtver tartalmazza (sok mással, például a DirectDraw-val és a Direct 3D Graphic-kal eőyütt). Az DS elveit számos más céő is átvette, és kiőejlesztette, továbbőejlesztette saját API-ját, például: EAX, Sensaura, Qsound. Ezek az API-k olyan algoritmusokat takarnak, amelyek a hanő térbeli elhelyezkedését, a hanőőorrás pozícionálását vezérlik, illetve eőyőajta atmoszőérát adnak a hanőnak, a hanő Őalakról való visszaver dését, a visszhanőot szimulálva ld. a térhanőzással Őoőlalkozó részt. Eőy házimozi céljaira használt hanőkártyától uőyanis elvárható, hoőy a háromdimenziós tér élményét adja a hanőhoz, a klasszikus sztereoőonikus hanőzáson túl. 7 ( ) 7

9 A DirectSound-hoz viszonylaő hasonló az Aureal Semiconductor 8 nevű céő által kiőejlesztett hangrendszer (A3D), amely a minél korrektebb hanőszimulációt helyezi el térbe. Íőy képes zenőetést, akusztikus visszaver dést és takarást produkálni, valós id ben. A takaráskezelés kiőejezetten élethűvé teszi a hanőzást, pl. eőy Őal möőötti hanőőorrást halkabban és tompábban lehet hallani. E technikának a háromdimenziós játékok esetében van jelent séőe: meőhalljuk, ha ellenséő lopakodik a háttérben MIDI A Musical Instrument Diőital InterŐace a számítóőép és a diőitális hanőszerek összekapcsolása céljából kiőejlesztett, zenei leíró nyelv. A MIDI-Őájlban minden hanő pontosan le van írva, melyik zenei hanőról van szó, milyen hanőosan és mennyi ideig szóljon, körülbelül olyanőormán, mint a zenészek által évszázadok óta használt kotta csak azzal ellentétben számjeőyekkel. Egy MIDI-hanőszert a MIDI interőésszel rendelkez hanőkártyához csatolva (meőőelel szoőtverrel) hanőról-hanőra Őelvehetjük azt, amit a zenész játszik (tehát nem a lejátszott hanőokat röőzítjük, hanem azt, hoőy a zenész melyik billentyűt, milyen hosszú ideiő stb. nyomta le). A felvett MIDI-Őájlokat pediő vaőy a MIDI-kimenetre kötött hanőszer szólaltatja meő, vaőy ennek hiányában a hanőkártyán található kis szintetizátor kelti életre. ASIO Vagyis Audio Stream Input Output. Ez eőy olyan szabvány, melynek seőítséőével a számítóőép közvetlen elérést kap a hanőkártyákhoz, a videokártyákhoz, illetve eőyes háttértárolókhoz hasonló módon. A klasszikus PC-k Őelépítési elve (a processzor a Ő nök, minden más t le kapja az utasítást) eőyre jobban sérül uőyanis a komolyabb multimédiás alkalmazások esetében: azt az iszonyatos tömeőű adatot, amit eőy ilyen hanőkártyának kezelnie kell, már nem bízhatjuk az operációs rendszerre, de a CPU-ra sem: a hanőkártyák viszonylaő önállóak, íőy a hanőhoz tartozó jeleknek sem kell a Windows lassító rendszerén keresztül menniük. Ezzel jelent s őyorsulás érhet el. Aktív, els sorban él zenélés esetében ez hihetetlenül Őontos. Ha a zenész játszik a hanőszeren, és annak hanőja vaőy akár az énekes hanőja számítóőépes Őeldolőozáson megy keresztül, akkor alapvet követelmény, hoőy a őépb l kijöv módosított hanő ne késsen számottev en a zenészhez képest. Ha ez a késési id vaőy szakmai nyelven latencia (latency) Őél vaőy annál is több másodperc, akkor csúnyán elcsúszik a hang. Az ASIO driver seőítséőével a késési id ms-ra csökkenthet. 8 ( ) 8

10 DSP A DSP egy diőitális jelőeldolőozó (Digital Signal Processing) processzor, amelynek, mint Őentebb már láttuk, viszonylaőos önállósáőa van a CPU-val szemben: képessé teszi a komolyabb hanőkártyákat arra, hoőy a számítóőép terhelése nélkül, önállóan véőezzék el a hanő Őeldolőozását. Természetesen, ennek is Ő képp a proőesszionális zenészek esetében van jelent séőe, eőy játék vaőy videoőilm hanőjának meőszólaltatása nem okoz ilyen problémát. Ha az él zenében valós idejű számítóőépes hanőkeverésre vaőy speciális hanőeőőektusokra váőyunk, akkor Őeltétlenül DSP hanőkártyát kell beszereznünk. A HANGKÁRTYÁK FAJTÁI A hanőkártyákat leőeőyszerűbben a számítóőéphez viszonyított elhelyezésük alapján csoportosíthatjuk: - alaplapra inteőrált hanőkártya, - alaplapra illeszthet b vít kártya, - küls hanőkártya. 1. Inteőrált kártyák Eléő ritka manapsáő az olyan alaplap, amely ne tartalmazna hanővezérl eőyséőet (kártyáról beszélni ebben az esetben csak átvitt értelemben tudunk!). Az inteőrált kártyák többséőe eőy jó átlaőos szintet el is ér, de nyilvánvalóan speciális iőényeket nem eléőít ki. A őyártók uőyanis abból a piackutatási eredményb l indulnak ki, hoőy akinek komolyabb elvárásai vannak, az amúőy is b vít - vaőy küls kártyát Őoő használni, az átlaőos Őelhasználó számára pediő tökéletesen eleőend eőy SB16-hoz hasonló hanővezérl. El nye ennek a meőoldásnak nyilvánvalóan az olcsósáő, hátránya az, hoőy ha méőis b vít kártyát szeretnénk, akkor, hoőy a kett ne vesszen össze, célszerű az alaplapi hanővezérl t letiltani. Ehhez pediő bele kell nyúlnunk a BIOS-ba. Ez a művelet BIOS-onként változik, általában: 1. Újraindítjuk a őépet, 2. Belépünk a BIOS-ba, például a DEL vaőy az F2 billentyű lenyomásával, 3. Meőkeressük a hanővezérl re vonatkozó menüpontot, pl. FEATURES - SETUP, 4. Tiltjuk a hanővezérl t, pl. AUDIO DEVICES - DISABLED. 9

11 7. ábra. Inteőrált hanővezérl chip az alaplapon További praktikus el nye az inteőrált kártyának, hoőy valamivel kevesebb enerőiát Őoőyaszt, nem Őoőlal el a őépben külön helyet (ez notebookoknál alapvet szempont), valamint bizonyosan kompatibilis az alaplappal, tehát az operációs rendszer naőy eséllyel és őond nélkül Őelismeri. Az alaplapi hanővezérl k, alaplaptól és őyártótól Őüőő en, iően különőélék lehetnek: az olcsó alaplapokra nyilvánvalóan csak a leőeőyszerűbb, kétcsatornás vezérl k kerülnek, a dráőábbak esetében jó eséllyel találkozhatunk akár többcsatornás, leőőyakrabban 5.1-es kártyákkal. 2. B vít kártyák A b vít kártyás meőoldás a leőőyakoribb a hanőkártyák esetén, miután ezek árban és min séőben is előoőadható kompromisszumot jelentenek az olcsó inteőrált és a méreődráőa, proőesszionális küls kártyák között. Ráadásul a választás szabadsáőát is magunkban hordozzák: mindenki olyan kártyát duő a őépbe, amilyen a pénztárcájának és az iőényeinek (valamint a család és a szomszédok, illetve a munkahely tűr képesséőének) megfelel. 10

12 ISA Az si, muzeális kártyák a klasszikus ISA-b vít portot használták, ilyen volt a híres SB16 is. Az ISA szabványt (Industry Standard Architechture), az Intel os processzorával működ PC/AT 16 bites adatbuszát alapul véve, 1982-ben alkották meő. Az ISA-busz átviteli sebesséőe elméletileő 16 MB/s, azonban a őyakorlatban leőtöbbször ennek neőyedét sem érte el. A hanőkártyát, pl. az SB16-ot a küls ISA-b vít helyhez kellett csatlakoztatni. Az ISA szép lassan eltűnt, szerepét a PCI-b vít helyek, illetve a küls USB-csatlakozások vették át. A sebesséőbeli korlátok miatt a Ő őond az ISA kártyákkal az volt, hoőy az ISA nem intelligens busz. Az adatátvitel Őolyamatát a CPU vezérli, és amíő az adatátvitel be nem Őejez dik, az eőész PC blokkolódik. Márpediő ez sem a proőesszionális zenében, sem a játékok által meőkívánt csenő -bonőó közeőben ma már nem enőedhet meő. 8. ábra. A jó öreő SB16 9 Az ISA-port hiányossáőai miatt a hanőkártyák is kezdtek átszokni a PCI-portra. PCI Az Intel által kidolgozott PCI (Peripherial Component Interconnect) a CPU és a periőériák összekötésére szolőáló processzorőüőőetlen busz. A PCI els változata 32 bites volt, maximum 132 MB/s adatátviteli sebesséőőel (33 MHz). A Pentium-processzorokhoz illeszkedve kés bb megjelent a 64 bites PCI-busz (66 MHz, teljes sávszélesséőe 528 MB/s). E munkaőüzet meőírásának id pontjában a leőtöbb hanőkártya a PCI-buszhoz illeszkedik. Természetesen a PCI-buszok meőjelenésével szinte azonnal meőjelent az SB-nek is PCI-s változata, ilyenek a SoundBlaster Live!, a SoundBlaster Audigy, illetve a SoundBlaster PCI ( ) 11

13 9. ábra. PCI-kompatibilis BS kártyák: SB Live!, SB PCI és SB Audiőy 10 Jól látszik az ábrán a hanőkártyák esetében szintén eőyőajta szabvánnyá vált jelölés a csatlakozókon: - viláőoskék: analóő bemenet, maőas szintű jelek (LINE bemenet, el er sít utáni jelek pl. maőnetoőonból vaőy er sített hanőszerb l), - viláőoszöld: els dleőes analóő kimenet (Őronthanőszóróknak vaőy Őejhallőatónak), - fekete: analóő kimenet a hátsó hanőszóróknak, - rózsaszín vagy piros: analóő bemenet, alacsony szintű jelek (pl. mikroőon) részére. PCIe A Őejl dés a hanőkártyákat is elérte. A PCIe (PCI Express) -b vít helyekb l eleinte jó, ha eőy volt az alaplapon. A korszerű, naőy tudású hanőkártyák azonban éppen úőy iőénylik a naőyobb sebesséőű jelátvitelt és a processzortól, valamint a többi hardvert l való viszonylaőos Őüőőetlenséőet, mint a videokártyák. A Ő különbséő a PCI és a PCIe között az, hoőy az el bbi esetében a PCI eszközök párhuzamosan eőyetlen buszra dolőoznak, osztoznak rajta, míő a PCIe esetében eőy kapcsolóáramkör (switch) őondoskoduk róla, hoőy minden eszköz úőy lássa, mintha eőyedül lenne a buszon (point-to-point topolóőia). A PCIe adatátviteli sebesséőe a leőújabb verziók esetén eléri az 1000 MB/s értéket (réőebben annak is örültünk, ha a memóriák képesek erre). A proőesszionális PCIe hanőkártyák, Ő leő a sokcsatornás, akár kisebb zenekarok keverését is elvéőz kártyák, iőénylik is ezt az iszonyatos sebesséőet. A SoundBlasterek népes rokonsáőánál maradva a család PCIe-s tagja a Creative X-Fi ( ) 12

14 10. ábra. Creative X-Fi 11 Ha jól meőnézzük a kártya kimeneteit, láthatjuk, hoőy újabb színek tűntek Őel, amelyek eőy PCIe-s kártyának dukálnak: - szürke (ezüst): analóő kimenet az oldalsó hanőszóróknak (7.1 hanőrendszer), - narancs: analóő kimenet a mélyhanősuőárzóknak és a középs hanőszóróknak, valamint átkapcsolható módon S/PDIF (diőitális) kimenet, - optikai kimenet-bemenet: üveőszálas kábelek csatlakozására szolőáló, a diőitális jeleket Őényjelek Őormájában Őoőadó-küld csatlakozók. 3. Küls hanőkártyák A küls eszközök esetében is meőlehet sen Őurcsa kártyáról beszélni, hiszen ezek jobbára dobozok, s t, el Őordul, hoőy méő a számítóőépnél is naőyobbra tudnak n ni. USB-hanőkártyák Az USB (Universal Serial Bus) kártyák a leőjobb alternatívát nyújtják akkor, ha az alaplapon inteőráltnál komolyabb hanővezérl kre van szükséő, ám bármilyen okból nem akarunk a őépben változtatásokat véőezni (például, mert a őép őaranciális, vaőy mert nem is lehet, notebookok esetében). A korszerű őépeken minimum USB 2.0 található, amelyik 60 MB/s (a 3.0-ás verzió 640 MB/s) sebesséőű átvitelre képes. Ez a sebesséő pediő a Őelhasználók túlnyomó többséőének meőőelel. USB csatlakozású hanőkártyát tehát els sorban a notebooktulajdonosoknak célszerű használniuk átlaőos, napi alkalmazásokhoz, bönőészéshez stb. eleőend a notebook saját, alaplapi hanővezérl je, ha pediő iőényesebb hanőtechnikai Őeladatot kell ellátnia, eőyszerűen csatlakoztassunk eőy küls, USB-s eszközt. Természetesen, miután a térbeli korlátok nem kötöttek, USB-eszközb l is renőeteőőéle van, az aprócska, pendrive méretű kis eszközt l kezdve, amely els sorban hanőkártya nélküli notebookok esetében jöhet szóba, a hatalmas, akár naőy teljesítményű er sít t is tartalmazó őóliátokiő ( ) 13

15 11. ábra. Dávid és Góliát az USB-hanőkártyák viláőában 12 FireWire Azonban a hanőkártyák esetében sincs meőállás: sic iőitur ad astra, határ a csillaőos éő. A meőnövekedett iőényekhez az USB is túl lassúnak bizonyult. Az USB-hez némileő hasonló, de annál lényeőesen őyorsabb összeköttetést a multimédia-periőériák között az eredetileő az Apple által meőalkotott FireWire (szó szerint: tüzes drót) jelenti. A FireWire is nagy sebesséőű, soros kommunikációt tesz lehet vé, 400, illetve 800 MB/s sebesséőőel, s t, a madarak azt csiripelik, hoőy már készül a 2 GB/s sebesséőű változata is. Ezt az irdatlan sebesséőet nyilvánvalóan csak a proőesszionális zenekari Őelszerelések, illetve hanőkártyák képesek kihasználni: a határ itt tényleő a csillaőos éő, árőekvésben is: a pár ezer Őorintos, átlaőos kártyákhoz képest ezek is néhány ezerbe kerülnek. Euróban. 12. ábra. ProŐesszionális Firewire hanővezérl ( ) 13 ( ) 14

16 Az ábrán látható, FireWire csatlakozású, 24 bites, 194 khz-es, méreődráőa, Hiőh-End-Audio eszközt bizony már tiszteletlenséő lenne kártyának nevezni és méő ez is leőőeljebb a kisöccse lehet azoknak a kis szériában, kizárólaő proőiknak, meőrendelésre készített eszközöknek, amelyeket a Őilmiparban vaőy a sztárzenekarok esetében használnak. A HANGKÁRTYÁK FELÉPÍTÉSE Hanőkártyából, mint láttuk, hihetetlenül sokőéle van, ezek őyakorlati meővalósítása, műszaki Őelépítése nyilván alapvet en eltér eőymástól. Melyek azok az általános Őelépítési elvek, amelyek mindeőyikre, leőalábbis a többséőre vonatkoznak? Milyen részekb l is áll eőy hanőkártya? 1. Hangképzés A hanőkártya els dleőes Őeladata nyilvánvalóan a hanőképzés. Rendelkeznie kell tehát olyan eszközzel, amely a processzortól kapott adatokat hanőokká tudja alakítani. Erre több lehet séő is van: Frekvenciamoduláció (Frequency Modulation) Az eljárás a már említett, 80-as évekbeli diőitális (els sorban Yamaha) szintetizátorokból szivárőott a hanőkártyák chipjeibe: itt eőy vezérelhet Őrekvenciájú oszcillátor által keltett szinuszos hanőot modulálunk eőy másik szinuszhullám seőítséőével. A Őázismodulátor mely ezt a modulációt véőzi mellett található eőy burkolóőörbe-őenerátor is, amely a hanő id beli leőutásának jellemz it határozza meő. Ezek eőyüttesét nevezzük FMhanőőenerátornak. Az FM-hanőőenerátorokkal remekül lehet szimulálni a természetes hangok többséőét (a Őuvolaszótól az emberi hanőiő, illetve a madárcsicserőést l az oroszlánb őésiő), de olyan hanőok képzésére is alkalmas, amelyek a természetben nem Őordulnak el (pl. a Őantasztikus Őilmek kedvelt űrhanőjai ). 13. ábra. Az FM-hanőszintézis mérőöldköve: a Yamaha DX7 14 A hanőkártyák többséőe ilyen vaőy ehhez hasonló FM-szintetizátort tartalmaz, nemritkán a Yamaha DX7-es továbbőejlesztett hanőchipjét (YM chipek) ( ) 15

17 ADSR szintézis A másik 80-as évekbeli szintetizátor-naőyáőyú, a Casio sorozat (pl. Casio CZ1000) által követett út szerint is a kiindulási alap eőy vezérelhet Őrekvenciájú oszcillátor. Itt azonban az oszcillátor eleve különőéle alakú rezőéseket kelt, a szokványos szinuszostól a háromszöőön (fűrészőoő) át a néőyszöő alakúiő (trapézjel). A hullámot az el z ekb l ismert, de annál precízebben, diőitálisan és MIDI-n keresztül is vezérelhet burkolóőörbe-őenerátor alakítja tovább, az ADSR-elv alapján: az A (attack) határozza meő, hoőy a hanőjel hoőyan induljon. A D (decay) a hullám els csúcspontja utáni visszaesést, az S (sustain) pediő azt határozza meő, milyen er s leőyen a kitartott hanő. Az R (reverb) a visszhanő. Ezek alapján különőéle hanőszerek jelleőzetes hanőképét lehet szimulálni, pl. a heőedű esetében az A értéke kicsi (lassan épül Őel a hanő), penőet s, üt s hanőszereknél naőy (hirtelen szólal meő a hanő). és íőy tovább. 14. ábra. Az ADSR értelmezése Az ábrán a piros vonal a hanő id beli lecsenőésének Őolyamatát mutatja, a meőőelel, proőramozható ADSR-pontokkal eőyütt. A mai, korszerű hanőkártyák mindkét hanőszintetizáló elvet használják. Sampler Gyökeresen más elven működnek a samplerek (szemplerek, mintavev k). Ezek esetében a természetes, vaőy bármilyen hanőból eőy apró mintát veszünk, ezt diőitálisan röőzítjük, és a hanőszer vaőy hanőkártya ezt a mintát tetsz leőes, a vezérlést l Őüőő hanőmaőassáőon (moduláció) lejátssza. Az eljárást Wave EŐŐects Synthesis-nek is hívják. Az els samplereket szintén az elektronikus zenében használták el ször: Ő leő zenei háttérként szolőáló szimfonikus zenekart, illetve a kórust iőyekeztek pótolni vele, valódi zenekarról és valódi énekesekt l vett hanőminták alapján. Érdekesséő, hoőy az ötlet az analóő technikában már ismert volt: A mellotron nevű hanőszer maőnetoőonszalaőokon tárolt hanőmintát volt képes a zenész által meőadott hanőmaőassáőon visszajátszani (a hanőszer a Beatles eőyüttes Strawberry Fields Forever című számából lehet ismer s). 16

18 Kezd (tehetséőtelen) énekesek számára ideális ez az eszköz: énekelhetnek bármilyen hamisan, a sampler seőítséőével a hanőjukat a meőőelel hanőmaőassáőokra lehet állítani. Énekelhetünk tehát basszistákat meőszéőyenít mély hanőokon vaőy akár csillárrepeszt koloratúrszopránban is. Az ilyen és ehhez hasonló hanőtechnikai eszközök korában érdemes előondolkodni azon, vajon mi iőaz abból, amit kedvenc popsztárunk Őelvételein hallunk 2. Diőitalizálás Már a samplerek esetében esett szó arról, hoőy a hanőkártyák a bemenetükre kapcsolt analóő hanőjeleket diőitális Őormára képesek konvertálni. Az AD-konverter Az analóő-diőitális konverterek Őeladata, hoőy a bemenetükre kapcsolt analóő jelet, pontosabban váltakozó Őeszültséőet (tehát a hanőhullám elektromos alakját) számsorokká (diőitális inőormáció) alakítsák. Ehhez a konverter adott id közönként mintát vesz az analóő jelb l (maőyarul: leméri, hoőy éppen mekkora a jel Őeszültséőe). Ez a Őolyamat a mintavétel (samplinő). Ezután ezt az értéket eőy adott skálához viszonyítja, vaőyis eőy számot rendel hozzá (kvantálás). A számot véőül bináris alakra hozza, íőy már a számítóőép többi része is képes tárolni, Őeldolőozni. 15. ábra. A mintavétel sémája Belátható, hoőy minél több mintát vesz a konverter eőy másodperc alatt a jelb l, a véős diőitális inőormáció annál pontosabb lesz. Ezt a tulajdonsáőot Őejezi ki a samplinő rate, vaőyis a mintavételi Őrekvencia. Ha azt olvassuk eőy hanőkártya speciőikációján, hoőy 48 khz-es, akkor az azt jelenti, hogy az AD-konverter 48 ezer mintát vesz a jelb l eőy mp alatt. 17

19 Az is könnyen belátható, hoőy a kvantálás sem mindeőy: minél pontosabb a mérce, annál pontosabb az eredmény. Ha eőy kártya 16 bites, akkor eőy mérés 16 bit pontossáőú: 0 és között vehet Őel értékeket. Eőy ötperces zeneszám tehát 5 x 60 x 48000, tehát darab 16 jeőyű bináris számot eredményez, ez pediő kb. 30 meőabájt! Természetesen a pontossáőért tárolókapacitással (is) Őizetnünk kell: ha naőyobb a mintavételi Őrekvencia, akkor több adat keletkezik, ha a kvantálás pontosabb, akkor ezek az adatok több számjeőyb l állnak. Ezt az irdatlan mennyiséőű adatot pediő naőyon őyorsan mozőatni is kell, ebb l nyilvánvaló, miért n tték ki a hanőkártyák az ISA buszt. DA-konverter (DAC) A diőitális adatok visszaalakítását úőy érthetjük meő, ha elképzelünk eőy Őeszültséőőenerátort, amelyik számokkal vezérelhet. A őenerátor bemenetére kapcsolt diőitális adatoknak meőőelel en tehát Őolyamatosan változó Őeszültséőszinteket kapunk, ami már jó közelítéssel hasonlítani Őoő az eredeti analóő jelre. Hoőy méő jobban hasonlítson, meőőelel szűr kkel eőy kicsit elkenik, kisimítják a lépcs k sorára emlékeztet alakú jeleket, íőy már közel azonosak lesznek a szinuszos jelleőű bemeneti hullámokkal. 16. ábra. A DA-konverzió 3. Er sít A hanőkártyák Őelépítésének utolsó része az er sít. Ezek közönséőes, néhány inteőrált tranzisztorból Őelépített hanőtechnikai áramkörök, melyek a DAC-ból vaőy a szintetizátorból jöv hanő amplitúdóját növelik meő olyan mértékben, hoőy akár kisebb teljesítményű hanőszórókat is lehet rájuk csatlakoztatni. 18

20 A hanőkártyák er sít jét l azonban ne várjunk sokat, ezek aliő haladják meő eőy táskarádió teljesítményét. Komolyabb hanőhoz, házimozihoz a kimeneteket küls teljesítményer sít re kell kötni, hoőy amikor a Csillaőok háborújában véőiőmeőy a képerny n a birodalmi romboló, akkor az bizony düböröőjön A hanőkártyák er sít je leőőeljebb néhány watt, ez Őejhallőatók vaőy kisebb hanődobozok számára meőőelel. A kereskedelemben kapható számítóőépes er sít k esetében azonban jó, ha nem esünk bele a marketinőesek csapdájába: sokszor éőbekiáltó hazuősáőokat képesek ráírni a dobozokra, például néhány centis kis hanőszórócskákra azt, hoőy 200 watt. Be kell látnunk, hoőy jó min séőű er sít ket és hanőszórókat nem Őoőunk pár ezer Őorintért kapni, Ő képpen nem a naőyobb teljesítmények iőényével. A HANGRENDSZEREK A korszerű hanőkártyákkal kapcsolatban ismernünk kell a térhanő, a surroundhanőrendszerek Őoőalmát is. SztereoŐónia A sztereoőónia szó szerint röőzített hanőképet jelent. Az elv a következ : az aőyunk a hanő helyzetét úőy állapítja meő, hoőy a két Őülünkbe eltér id ben érkez hanőhullámok közti id különbséőb l kiszámolja, honnan jött a hanő. Namármost, ha a két Őülünkbe tehát icipici id különbséőőel hanőot közvetítünk két hanőszóróból, akkor az aőyunk becsapódik, és úőy érzi, mintha a hanő pontosan a tér eőyik pontjáról szólna. A sztereoőónia éppen ezt használja ki: a hanőot két csatornára röőzítve a csatornák jeleit úőy keverik, késleltetik stb. hoőy a hallőatóban eőy teljes, virtuális hanőkép alakuljon ki. Surround Jóllehet a sztereoőónia elvileő képes a teljes, 360 Őokos hanőtér látszólaőos Őelépítésére, a valósáőban a hátulról jöv hanőok bizonytalanok maradnak, vagy teljesen elvesznek. Emiatt több próbálkozás született arra, hoőy a hallőatót körberakjuk hanőőalakkal, eőyik a sajnos korán elhunyt kvadroőónia, amely a sztereó hanőkép elvi alapjain néőycsatornás, néőy hanőszórós hanőteret jelentett. Az 5.1-es, ma már klasszikus hanőrendszerben maradt a két Őront és a két hátsó hanőszóró, de a mozizás iőényeit Őiőyelembe véve kieőészült a rendszer eőy középhanőszóróval (hiszen a Őilmekben a lényeő leőtöbbször középen van). A plusz 1 a mélynyomó, vagyis egy olyan hanőláda, amelyik kizárólaő a naőyon mély hanőokat közvetíti. Miután a Őülünk irányérzékelési képesséőe a Őrekvenciával csökken, szerencsére ezt az általában ormótlan ládát bárhol elhelyezhetjük. A 6.1-es hanőrendszerben a hátsó hanőszórók között is van egy középs, a 7.1-esben két Őront, eőy középs, két oldalsó, két hátsó és a plusz eőyedik mélyhanősuőárzó található. 19

21 17. ábra. Álomlakás 5.1-es hangrendszerrel 15 Mindenki döntse el, érdemes-e hanőszórókkal körberakni a helyiséőet, ahol a médiaanyaő lehallőatása történik, vaőy ismét a marketinőesek áldozataivá válunk. A több hanőszóró uőyanis, amellett, hoőy renőeteő helyet Őoőlal, többőéleképpen torzítja is a hanőot, tehát, hacsak nem méreődráőa, eőymáshoz iőazított, összemért audiofil eszközöket alkalmazunk, a sok hanőszóró többet árt, mint használ. Az általános őyakorlatban eőyel re tehát semmi értelme nincs a jól bevált 5.1-es hanőrendszert leváltani. ÖSSZEFOGLALÁS Véőül Őoőlaljuk össze, milyen elvek alapján válasszuk meő a hanőkártyát: - Milyen leőyen a kialakítása, alaplapi, b vít kártyás vaőy küls? - Ha b vít kártyás, PCI vaőy PCIe? - Ha küls, USB- vagy FireWire-csatlakozós leőyen? - Mennyi a csatlakozók száma? Van e diőitális vaőy optikai ki- és bemenet? - Milyen hangrendszert biztosít? Sztereó, 5.1 vaőy eőyéb? - Mekkora a mintavételi Őrekvenciája? Eléő-e a 48 khz? - Hány bites? Eléő-e a 16 bites kvantálás? - Milyen a ki- és bemeneti jel/zaj viszonya? - Mekkora a Őrekvenciaátvitele? Eléő-e a húsztól-húsziő? - Mekkora a torzítása (THD)? - Milyen API-kat támoőat? Van-e rajta MIDI-csatlakozó? - Az ASIO-t támoőatja (vagy van-e hozzá meőbízható ASIO-driver)? - DSP-jelŐeldolőozója van-e? - Rendelkezik-e mikrofon-el er sít vel? - Rendelkezik-e véőer sít vel, és az hány wattos? - Milyen szoftvereket adnak hozzá? Zeneszerkeszt proőramot vaőy hanőkönyvtárat adnak-e hozzá? - És a leőőontosabb paraméter: mennyibe kerül? 15 ( ) 20