KarbosGuide.dk. Modul 7c.

Lydkortet


  • Introduktion
  • MIDi
  • Lyd på PCi
  • 3D-lyd
  • Lyd over USB-bussen
  • DirectX lyd
  • Næste side
  • Forrige side

  • Introduktion

    Top

    Jeg er bestemt ikke ekspert i lydkort. Men jeg vil her forsøge at beskrive den smule af teknologien, jeg forstår. Men lydsiden ved pc'en er et utroligt spændende område - ikke mindst i disse år, hvor radikale nyskabelser indenfor lyd-teknologienser dagens lys. På de første sider beskriver jeg den traditionelle opfattelse af lydkortet (det SoundBlaster-kompatible lydkort). Til sidst kommer jeg ind på de ny teknologier.

    Lydkort har mindst fire forskellige opgaver. De fungerer

  • som synthesizer

  • som MIDI-interface

  • som analog/digital-konverter (A/D), når der optages lyd fra en mikrofon.

  • som digital/analog-konverter (D/A), når de digitaliserede lyde skal afspilles via højttaler.

    Synthesizeren

    Synthesizeren leverer lyden. Lydene dannes altså på lydkortet. Her er der tre systemer:

  • FM-syntese, Frekvens Modulation
  • Wavetable
  • Fysisk modellering

    De billigste lydkort benytter FM-metoden til at fremstille forskellige instrumenters lyd. Det er egentligt det rigtige synthesizer-princip. Lydene er syntetiske – det lyder lidt som et klaver, men er det ikke. FM-syntese er og lyder som kunstige lyde.

    Wave-tables

    Wavetable er den bedste og dyreste lyd-teknologi. Det betyder, at lydene på lydkortet er optaget fra rigtige instrumenter. Man optager fx et rigtigt klaver, og laver en lille sample på baggrund af optagelsen. Denne sample lagres i lydkortet.

    Når musikken skal afspilles, er det disse samples, man lytter til. Når de er af god kvalitet, kan lydkortet frembringe utrolig flot lyd, hvor klaveret lyder som et klaver. Wavetable benyttes i SoundBlasters AWE-kort.

    Fysisk modellering

    Senest er physical-modelling synthesiskommet som et tredje princip til at skabe lyde. Det går ud på at emulere lydene ved hjælp af nogle programmer. Processen er vist rimeligt besværlig, men det skulle give en række andre fordele. SoundBlaster Gold-kortet rummer 14 instrument-lyde, der er opstået på baggrund af fysiske modeller.

    ---

    Lydkortets grundlæggende kvalitet kan testes ved at afspille en .MID-fil, der er det meget let at høre forskel.

    Der er forskel på, hvor mange toner (polyfoni), der kan afspilles samtidig. Hvis du selv vil komponere musik på pc, benytter du lydkortets samplede lyde. Og jo større værker, du vil lave, jo flere ”stemmer” får du brug for. SB AWE64-kortet har 64 stemmer, mens SB16 kun har 20 stemmer.

    Nogle lydkort kan modtage ny lyde. De kan simpelthen downloades til lydkortet, hvor der fx er 512 KB (SoundBlaster AWE64) eller 4 MB RAM (SoundBlaster AWE64 Gold) til brugerens egne lyde.


    MIDi

    Top

    MIDI (Musical Instrument Digital Interface) er en specifikation, som først i 1980'erne blev udviklet til kommunikation mellem flere synthizisere.

    Siden er MIDI også blevet til den standard, der gør programmer i stand til at afspille musik gennem pc'ens lydkort.

    MIDI er en kommunikation, hvor der udveksles digitale oplysninger om musikalske begivenheder - ikke lyd. Fx kan en MIDI-sekvens beskrive - et anslag på et klaver. MIDI-sekvensen oplyser:

  • Instrumentet
  • Tonen
  • Anslagets styrke
  • Hvor længe tonen holdes
  • Mv.

    Det eneste, der ikke fortælles noget om, er instrumentets lyd - den dannes i lydkortet, og her er kvaliteten helt afhængig af lydkortet.

    En MIDI-optagelse er altså en optagelse af musik på "node-niveau", uden lyd. Den afspilles af et modul (fx et lydkort), der kan genere instrumentlyde.

    MIDI-filer fylder ikke ret meget sammenlignet med den rene lyd (WAV-filer), og derfor bruges de så meget til pc'er, på Internet mv. Det er også en MIDI-fil, du måske kan høre nu.


    MIDI-interface til klaviaturer

    Top

    Lydkortet kan forbindes til et klaviatur hjælp af et stik. Det kaldes et MIDI-interface. Du kan købe specielle pc-klaviaturer, eller du kan benytte et af de keyboards, der købes i musikforretninger. Der skal bare være to MIDI-stik, der passer sammen.

    Du forbinder to DIN-stik til klaveret og i kablets anden ende et DB15-stik til lydkortet. Derefter kan du spille fra klaveret gennem lydkortet. Det kræver selvfølgelig et program, der kan håndtere musik, men det virker.

    Jeg har selv afprøvet det. Med SoundBlaster AWE64 Gold følger programmet Cubasis. Da jeg havde forbundet et 8 år gammelt skrækkeligt klaviatur (med indbygget rytmebox) til lydkortet, virkede det hele i gennem Cubasis. Klaviaturet optrådte som "Local Synth" i programindstilliingerne.


    Klaviaturet her er specielt beregnet til pc'en.


    A/D-konverteringen

    Når du tilslutter en mikrofon til lydkortet, kan du meget let optage din egen stemme på pc’en. Resultatet bliver en lille .Wav-fil, som rummer en digitalisering af lyden, der kom til mikrofonen. Lyden er analog, filen er digital – omsætningen er sket i lydkortets A/D-konverter.

    Selve optagelsen af lyd kaldes en sampling. Det kan ske i flere kvaliteter:

  • 8 bits eller 16 bits sampling

  • 11, 22 eller 44 KHz (hvor mange tusinde gange i sekundet, lyden registreres)

  • Stereo eller mono

    Her ses indstillingerne fra et Wawe-program:


    Stereo-sampling ved 16 bit og 44 KHz giver den bedste kvalitet, men .Waw-filerne kommer også til at fylde rigtig meget.


    Lydkortet - en adapter

    Selve lydkortet er en ISA-adapter. Her ses et AWE64 Gold-kort:

    Det er lidt forskelligt, hvordan stikkene ser ud på lydkortet, men som eksempel: Bag på AWE64 Gold-kortet finder du stik til:

  • Mikrofon indgang (jack-stik)
  • Linje indgang (jack-stik)
  • To phonostik til aktive højttalere
  • Et DB15-stik til MIDI eller joystick.

    Lydkort har almindeligvis indbygget en 2 Watts forstærker, der kan trække et sæt hovedtelefoner. Undtagelsen er Gold-kortet, hvor man har strøget forstærkeren. Det har ingen praktisk betydning, for man vil nok altid tilslutte et sæt aktive højttalere.


    Fremtidens lyd

    Hidtil har pc-lyd været totalt domineret af SoundBlaster-kortet. Ethvert lydkort har måttet være kompatibelt med SoundBlaster, ellers kunne det ikke sælge. Og det skyldes selvfølgelig den enorme mængde spil, som kræver SB-kompatible lydkort.

    De ny lydkort bryder med SoundBlaster-kompatibiliteten. Og dette brud omfatter mange forhold. Herunder beskriver jeg nogle tendenser i lydkortteknologien.

    Lyd over PCI-bussen

    Lydkortet kan forbindes via PCI-bussen. SB-kompatibiliteten kræver den gamle ISA-bus, og det er nærmest oldnordisk i dag. Med PCI opnår man flere fordele:

  • IRQ-problemerne forsvinder.
  • Signal/støjforholdet kan forbedres med 5 dB.
  • Der er tilstrækkelig båndbredde (kapacitet for dataoverførsel).
  • Brug af lydkortet belaster CPU'en mindre.
  • Vi kan slippe af med ISA-bussen, som fylder overflødigt op på pc'ens bundkort.

    Problemet med at flytte lyden til PCI-bussen består i de eksisterende programmer. Det er først og fremmest DOS-spil, som forventer og kræver SoundBlaster-kortet med dets IRQ- og DMA-nummer. Disse vil ikke uden videre virke med de ny kort, med mindre der laves specielle løsninger.


    3D-lyd

    3D-lyd er et udviklingområde i stor vækst. Systemet går ud på at skabe 3-dimensionel illusion fra fx bare to højttalere. Og det virker. Ved hjælp af kæmpe matematiske algoritmer kan de få lyden til at komme forfra, bagfra, henover os etc. 3D-lyden kræver en speciel processor på lydkortet, og det kræver at spillene skrives til denne teknologi. Typisk kan der tilsluttes 4 eller 6 højttalere, men hovedtelefoner fungerer også.

    Mere end stereo

    Midt i 1950'erne opstod stereo-begrebet, hvor man op tager musikken i to kanaler - en højre og en venstre. De seneste 20 år har man ønsket at udvide stereo-billedet, så man skabe 3-dimensionelle lyde. Og det kan sagtens lade sig gøre, selv med blot to højtalere kan man lave en kunstig rumfornemmelse. Mange lydkort har indbygget 3D-lydeffekter som Virtual Dolby. På den måde kan spillene udstyres med endnu mere realistisk lyd.

    Soundblaster Live er netop et sådant 3D-kort fra Creative Labs. Det forbindes via en PCI-sokkel, og fungerer optimalt med de fire højttalere som udgør Four Point Sorround lydsystemet.

    Et glimrende 3D-lydkort er Diamond MX300, som er bygget over en accelerator-chip fra Aureal (Vortex 2 og A3D ver. 2.0). Aureals første lydchip var angiveligt helt revolutionerende indenfor 3D-lyd, og benyttes i en lang række produkter (inkl. Compaq pc’er). Nu er næste generation af lydchippen altså klar.

    Jeg kender det ikke selv kortet fra Diamond, men det har fået meget flotte anmeldelser. Det skulle være mindst lige så godt som SoundBlaster Live, som det også er kompatibelt med.

    SoundBlaster Live har en åben standard for 3D-lyd kaldet EAX (Environmental Audio Extensions), og den overholder MX-300 kortet, ligesom det er kompatibelt med Microsofts standard for 3D-lyd. Derudover har det sin egen standard kaldet A3D ver. 2.0, som teoretisk set skulle være bedre endnu.

    3D-lydkortet kan anbringe lytteren midt i et lydlandskab lyde kommende både for- og bagfra (lyde ovenfra/fra neden kan de ikke rigtigt skabe – endnu..). Det kan ske ved hjælp af fire satellit-højttalere (som i SoundBlaster PC-Works højttalersystemet, der lever høj kvalitet til en lav pris).

    Det kan også ske med blot to højttalere, hvor rumfornemmelsen kan genskabes ved hjælp af avancerede matematiske lyd-manipulationer. Det er egentligt ikke så mystisk, for tænk på, at vi jo kun har to ører, og de har jo ingen problemer med at lokalisere, hvor lyden kommer fra.

    Denne form for manipulation kaldes 3D Positional Sound, og det bedste resultat opnås med enten fire højttalere eller med hovedtelefoner. MX300-kortet er utroligt godt til Positional Sound-effekt.

    En anden 3D-effekt er Environmental Sound. Det går ud på, at lyden i et spil ændres, alt efter, hvor fx hovedpersonen befinder sig. Går han nede i en tunnel, er der måske ekko på. Inde i en stor tom hal er lyden helt anderledes igen. På den måde kan spillene sende "miljø-kommandoer" til lydkortet, som så korrigerer lydens rumklang mv. udfra situationen.


    Lyd ud på USB-bussen

    Vi kommer til at se lydsystemer af meget høj kvalitet, der udnytter den nyUSB-bus. Fordelen vil her være, at lydkortet i pc'en kun vil arbejde digitalt. Lydsignalerne er i digital form, når de sendes ud ad USB-kanalen:

    Inde i pc'en er der meget elektro-magnetisk støj fra mange kilder, og det generer lyd-modulet. Med USB vil den støj-følsomme digital/analoge konvertering først ske ude i højttaleren, og det har en meget bedre kvalitet til følge.

    Både Philips og Altec Lansing producerer USB-højttalere.

    På sigt vil vi kunne få HIFI-højttalere med indbygget forstærker og konverter, som kan modtage rent digitale signaler (via USB). Disse højttalere vil i flæng kunne modtage data fra HIFI-anlæg, pc, TV/video og anden underholdningselektronik. Vi vil sikkert også se lydkort og højttalere tilFireWire -bussen, der minder meget om USB.



    DOS eller DirectX

    Når så mange spil er DOS-baserede, skyldes det især lyden. Under DOS kan programmøren nemlig i utrolig høj grad bearbejde og manipulere lydkortet. Det kan styres meget præcist - lyde kan blandes uden afbrydelser, og alle mulige effekter kan konstrueres. Der er DOS voldsomt effektivt - styresystemet tillader direkte kontrol over hardware. Bagsiden er, at hardwaret skal være totalt standardiseret, og derfor fik SoundBlaster-kortet den enorme udbredelse.

    Under Windows sker alle programkald til hardware gennem et programlag (API). Det første multemidie-API tillod fx ikke, at man kunne blande lyde. Derfor skulle musikken i et spil fx afbrydes, hvis der var behov for en ekslosions-lyd, og det sætter jo kraftige begrænsninger på kreativiteten. Derfor forblev spillene DOS-baserede langt ind i Windows-æraen.

    DirectX er en ny multimedie API til Windows. Det er en samling programmer, der giver spil og andre multimedie-programmer meget større kontrol (low-level-kontrol) over hardwaret. DirectX omfatter:

  • DirectDraw
  • DirectSound
  • DirectSound3D
  • DirectPlay
  • DirectInput
  • DirectSetup

    Alle disse programmer er beregnet på, at spillene kan udvikles med alle tænkelige effekter indenfor lyd og billede. Fordelen med DirectX er, at spillene kan skrives direkte til Windows og samtidig opnå maksimal kontrol over hardware. Dermed må behovet for SoundBlaster-kompatibilitet være endelig overstået.

    DirectX 7.0

    Kommer august 1999. Har forbedret 3D acceleration af både lyd og billede med reduceret CPU-belastning. Programafviklingen skulle generelt være forbedret med 20% i forhold til version 6.1.


  • Næste side
  • Forrige side


    Videre studier

    Om skannere

    Om digital-kameraer

    Om digitizere - et fremragende hjælpemiddel

    Alt om digital billedbehandling

    Læs om RAM i modul 2e

    Læs om Ultra DMA og AGP i modul 5b

    Læs driv-programmer til Windows 95/98 i modul 6c.

    Copyright (c) 1996-2011 by Michael B. Karbo.