Skaņas karte (audio karte) — definīcija, darbība, veidi un savienojumi

Skaņas karte (audio karte) ir datora aparatūras daļa, kas kontrolē skaņas signālu ievadi un izvadi. Tradicionāli skaņas karte bija paplašināšanas karte — neatkarīga plates ierīce, ko varēja pievienot pamatplatei. Tā saturēja ciparu‑analogos un analogo‑ciparu pārveidotājus (DAC un ADC), priekšpastiprinātājus, jonizācijas un laikapstrādes shēmas, kā arī dažādus atmiņas un procesora resursus audio apstrādei.

Kā skaņas karte darbojas

Skaņas karte pārvērš digitālos datus par analogiem signāliem (skaņai, kas nonāk pie skaļruņiem vai austiņām) un otrādi — pārvērš analogus signālus digitālā formā, lai tos varētu ierakstīt vai apstrādāt datorā. Galvenie komponenti un funkcijas ir:

• DAC (ciparu→analogs pārveidotājs) — atbild par skaņas atskaņošanu;
• ADC (analogs→ciparu pārveidotājs) — nepieciešams ierakstam no mikrofona vai līnijas ievades;
• Priekšpastiprinātāji — pastiprina mikrofona signālu līdz līmenim, ko var apstrādāt ADC;
• Mikseris un digitālā signāla apstrāde (DSP) — ļauj miksēt kanālus, lietot efektus un samazināt traucējumus;
• Interfeisi un savienotāji — analoģiski (TRS, RCA, XLR) un digitāli (S/PDIF, ADAT, AES/EBU), kā arī MIDI porti instrumentu savienošanai;
• Draiveri un programmatūra — nodrošina zema latentuma datu plūsmu starp aparatūru un lietojumprogrammām (piem., ASIO draiveri mūziķiem).

Integrētas vs paplašināšanas skaņas kartes

Mūsdienās lielākā daļa audio risinājumu ir integrētas skaņas kartes, iebūvētas tieši pamatplatē. Tās nodrošina pamata funkcijas — line‑in, skaļruņu (line‑out) un mikrofona ievades — un ir pietiekamas lielākajai daļai ikdienas lietotāju. Integrālās shēmas skaņas kartes aizņem mazāk vietas un ir energoefektīvas, tāpēc īpaši populāras klēpjdatoros un budžeta galddatoros (datoru arhitektūru ietekme).

Tomēr profesionālai vai mājas studijas lietošanai bieži izmanto atsevišķas paplašināšanas kartes vai ārējos audio interfeisus. Tās piedāvā labāku trokšņu attiecību, augstāku paraugfrekvenci un bitu dziļumu, zemu latentumu un papildu savienojumus, piemēram, MIDI portus un simetriskas XLR līnijas. Lai sasniegtu ļoti zemu latentumu un uzticamu sinhronizāciju, tiek izmantoti speciāli draiveri un ātras datora kopnes.

Veidi un savienojumi

Izplatītākie savienojumu tipi un iespējas:

• Analogie savienojumi: 3.5 mm (TRS/TS) līnijas un mikrofona pieslēgvietas, RCA (phono) un XLR (profesionālais simetriskais savienojums);
• Digitālie izejas/ievades: S/PDIF (koaksiālais vai optiskais Toslink), AES/EBU (profesionālais digitālais standarts), ADAT (optoiskais daudzkanālu I/O);
• MIDI porti — sintezatoru un citus mūzikas instrumentu savienošanai;
• USB, FireWire, Thunderbolt — bieži lietoti ārējiem audio interfeisiem (īpaši portatīvajās studijās);
• PCI, PCIe — iekšējas paplašināšanas kartes galddatoriem, nodrošina zemāku latentumu un lielu joslas platumu;
• Galvenā izeja austiņām ar pastiprinātāju (headphone amp) un dažreiz vadības pulti priekšējam panelim vai studijas monitoru skaļuma kontrolei.

Skaņas kvalitāte un specifikācijas

Skaņas kvalitāti nosaka vairāki parametri:

• Paraugu ņemšanas frekvence (sample rate) — parasti 44.1 kHz vai 48 kHz ikdienā; profesionālos ierakstos bieži 96 kHz vai 192 kHz;
• Bitu dziļums (bit depth) — 16 bitu ir CD līmenī, 24 bitu dod labāku dinamiku ierakstiem;
• Trokšņu līmenis un signāla‑troksņa attiecība (SNR) — jo augstāka, jo tīrāks signāls;
• THD (kopējā harmoniskā kropļojuma) — mazāks THD nozīmē mazāk izkropļojumu;
• Latentums — aizkave starp audio signāla ievadi un izeju; mūzikas ierakstē svarīgi to samazināt (latentuma jēdziens);
• Kvalitāte atkarīga arī no priekšpastiprinātāju un atbalstīto draiveru (piem., ASIO) kvalitātes.

Busu standarti un vēsture

Agrāk skaņas kartes izmantoja ISA datora kopni, kas bija pusdupleksa, tāpēc kartes nevarēja vienlaikus ierakstīt un atskaņot. Mūsdienās paplašināšanas skaņas kartes izmanto PCI un PCIe datora kopnes, kas nodrošina lielāku joslas platumu un pilnīgu dupleksu. Tāpat populāri ir ārējie interfeisi, kas strādā pa USB, FireWire vai Thunderbolt sakaru kanāliem, nodrošinot ērtu pievienošanu klēpjdatoriem un portatīvām darba vietām.

Profesionālās skaņas kartes un ārējie interfeisi

Profesionālās kartes un ārējie audio interfeisi piedāvā funkcijas, kas reti ir integrētajās risinājumos:

• Simetriskas XLR līnijas ar augstas kvalitātes priekšpastiprinātājiem;
• Vairāku kanālu sinhronizācija (multi‑track ieraksts);
• Zema latentuma draiveri (ASIO, WASAPI, Core Audio) mūzikas ražošanai;
• Digitālie I/O (ADAT, AES/EBU, word clock) sinhronizācijai ar citām ierīcēm;
• Augsta kvalitāte DAC/ADC komponentēs un iespēja izvēlēties atšķirīgas paraugu frekvences un bitu dziļumu.

Praktiski padomi izvēloties skaņas karti

• Ja izmanto datoru ikdienas lietošanai (filmas, spēles, videozvani), parasti pietiek ar integrēto risinājumu;
• Mājas studijas ierakstiem izvēlies interfeisu ar 24 bitu ADC/DAC, vismaz 2 kanāliem un zemu latentumu;
• Profesionālai darbībai pārbaudi priekšpastiprinātāju kvalitāti, simetriskas ieejas un digitālos I/O;
• Ja plāno pievienot MIDI instrumentus, pārliecinies par MIDI atbalstu vai izvēlies interfeisu ar iebūvētu MIDI I/O;
• Pārbaudi, vai ir pieejami draiveri Tavam operētājsistēmai (īpaši svarīgi Windows un Mac lietotājiem profesionālajos risinājumos).

Apkopojot — skaņas karte ir būtiska datora komponenta daļa, kas var būt gan vienkārša un integrēta, gan ļoti specifiska un jaudīga profesionālajai lietošanai. Izvēle ir atkarīga no vajadzībām: ikdienai pietiks ar iebūvēto risinājumu, bet ierakstu studijai vai spēļu entuziastam var būt vērts investēt atsevišķā paplašināšanas kartē vai ārējā audio interfeisā.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir skaņas karte?

J: Kas ir paplašināšanas karte?

J: Vai mūsdienās lielākā daļa audiokaršu ir integrētas pamatplatē?

J: Kādas funkcijas piedāvā integrētās audio kartes?

J: Kāpēc integrētās shēmas skaņas kartes kļuva populāras?

J: Kādas ir papildu funkcijas, ko var iegūt no paplašināšanas kartēm?

J: Kādu datora kopnes standartu izmanto mūsdienu paplašināšanas skaņas kartēs?

Meklēt pēc burta