# Računalniški zvok

Pred izumom zvočne kartice so računalniki PC lahko le zapiskali. Računalnik je lahko spremenil frekvenco in trajanje piska, ni mogel pa spreminjati glasnosti in tvoriti drugih zvokov. Sprva so tak pisk uporabljali za signaliziranje in opozorila. Kasneje so razvijalci tvorili glasbo za zgodnje računalniške igrice tako, da so uporabljali piske različnih višin in dolžin. Stvar ni zvenela preveč realistično.

K sreči so se zvočne zmožnosti računalnikov v 80-tih letih močno izboljšale. Pojavile so se dodatne zvočne kartice. Danes lahko z zvočnimi karticami tvorimo tudi 3D zvok, uporaben v igrah ali za »surround sound«. Take kartice lahko zajemajo in snemajo zvok iz drugih zunanjih virov.

PC zvočna kartica

Zvoki in računalniški podatki se bistveno razlikujejo. Zvok je analogen – predstavlja ga potovanje valov skozi snov. Računalniki pa komunicirajo digitalno. Zvočna kartica preslikuje računalniške digitalne podatke v analogne signale zunanjega sveta. Tipična zvočna kartica je tiskano vezje z naslednjimi komponentami:

- Analogno digitalni pretvornik (ADC)
- Digitalno analogni pretvornik (DAC)
- Vmesnik ISA ali PCI za povezavo kartice z matično ploščo računalnika
- Vhodno izhodne povezave za mikrofone in zvočnike

Predstavljajmo si, da uporabljamo računalnik za snemanje našega govora. Govorimo v mikrofon, ki smo ga priključili na zvočno kartico. ADC pretvori analogen signal našega glasu v digitalne podatke, ki jih računalnik lahko razume.

Če sedaj hočemo predvajati zapisani signal preko zvočnikov, bo DAC opravil obratno operacijo. Če so bile meritve dovolj natančne in z dovolj veliko frekvenco vzorčenja, bo rekonstruirani analogni zvočni signal praktično enak originalnemu zvočnemu signalu.

Namesto ločenih ADC in DAC pretvornikov imajo nekatere sodobne zvočne kartice enoten čip za kodiranje in dekodiranje, pravimo mu tudi CODEC (coder/decoder).

V nekaterih primerih so zvočne kartice že kar integrirane z matično ploščo računalnika. To je sicer cenejša, a običajno manj kvalitetna rešitev.

Najnovejše, 24-bitne zvočne kartice uporabljajo tehnologijo X-Fi, (Xtreme Fidelity), ki omogočajo različne zvočne operacije in popravljajo izgubo kvalitete, ki je sicer prisotna pri 16 bitnem zapisovanju zvoka.

Tudi pri notesnikih si lahko dosežemo dobro kvaliteto zvoka z zunanjo zvočno kartico, ki jo na računalnik priključimo preko USB ali povezave FireWire:

Zunanja zvočna kartica

In katere karakteristike odločajo za izbor kvalitetne zvočne kartice:

- Podatkovna kapaciteta ADC in DAC, ki jo merimo v bitih (16, 24 bitov)
- Razmerje signala proti šumu in celotno harmonično popačenje
- Frekvenca vzorčenja
- Število izhodnih kanalov, na primer 5.1 ali 7.1 surround
- Programski vmesniki, ki kartico podpirajo
- Certifikati, vključno z Dolby Master in THX

## Računalniški zvočniki

Lahko imamo en, lahko pa tudi več, celo do 7 zvočnikov. Najbolj pogosto imamo dva, ki posredujeta levi in desni kanal. Danes pogosto zasledimo par zvočnikov, ki je vgrajen kar v monitor računalnika. Tudi notesniki imajo par zvočnikov že kar vgrajen. Je pa kvaliteta teh, vgrajenih zvočnikov slaba. Za boljšo kvaliteto moramo imeti dodatne, zunanje.

Če imamo dodatni tretji zvočnik, je to takoimenovani »sub-woofer« za posredovanje nizkih tonov.

Nekateri zvočniški sistemi vsebujejo še centralni kanal ki skupaj s stranskimi, satelitskimi zvočniki zagotavlja obkrožajoči ambientni zvok. To pa že pripelje do tega, da si vzpostavimo hišni kino.

##

## Načini računalniškega tvorjenja zvokov

Prvi domači računalnik, ki je omogočal predvajanje zvoka, je bil leta 1985 Commodore Amiga. Računalnikov zvočni čip so sestavljali štirije neodvisni 8.bitni digitalno analogni pretvorniki. Ti so omogočali kratke piske, s katerimi smo lahko predvajali kratke, vnaprej pripravljene posnetke. Amiga je tako bil predhodnik uvedbi zvočnih fontov in valovnih tabel (wavetables). Bil je tudi izhodišče za kasnejši razvoj sekvenčne glasbe

### Zvočni fonti

Pojem “SoundFont” govori o formatu datotek in o tehnologiji, ki premošča prepad med posneto in sintetično glasbo, seveda predvsem s pogledom na računalniško glasbo. Datoteke »SoundFont” vsebujejo eno ali več bank vzorčenih zvočnih zapisov, ki jih lahko ponovno uporabimo z različnimi višinami (pitch) in dinamičnimi nivoji. Kvaliteta je bila odvisna od kvalitete vzorčenja in od števila vzorcev, odbranih pri različnih višinah. Imamo lahko tudi vzorce, ki ustrezajo posameznim glasbenim instrumentom.

Zvočni fonti so tesno povezani z napravami MIDI in so uporabljeni v različnih računalniških glasbenih sekvencerjih (sequencers).

### Sinteza z valovnimi tabelami (Wavetable synthesis)

To je tehnika, ki jo uporabljajo nekateri digitalni glasbeni sintetizatorji za tvorbo zvokov, ki delujejo naravno. Zvok posameznega glasbila (eno noto) vzorčimo in razporedimo v krožno zaporednje vzorcev oziroma valovnih tabel, vsak ima le eno valovno periodo. Skupino valovnih tabel s harmoniki, ki jih definira uporabnik, lahko tvorimo tudi matematično. Pri predvajanju uporabljamo te tabele za iskanje vzorcev, pri tem pa izhod ni statičen, pač pa prihaja do spreminjanja s časom in do mešnja valovnih tabel. Predvajanje lahko ustavimo, upočasnimo ali obrnemo nazaj.

Preprosto povedano bo sintetizator z valovno tabelo pomnil dva dela za glasbeni zvok. Vzorec začetnega dela (ko na primer kladivce klavirja udari na struno) in majhen segment trajnega dela zvoka glasbila. Ko tak zvok sprožimo, bomo slišali začetni del, kateremi takoj v zanki sledi trajni del. Zanka lahko traja neskončno ali ta signal počasi zamre. Ustvarimo lahko tudi posebne efekte z naključnim izbiranjem valovnih tabel.

### Sekvenčna glasba

V svetu elektronske glasbe so sekvencerji (sequencers) najprej bili naprave, ki so pomnile in predvajale kontrolna zaporedja za elektronske glasbene instrumente. Daners od tem pojmujemo programe za snemanje, predvajanje in urejanje MIDI podatkov. V tem se taki programi razlikujejo od programov, ki snemajo zvočne zapise.

MIDI sekvencerji pomnijo in predvajajo tudi MIDI dogodke. Z izboljšanjem računalnikov po leti 1990 so sekvenčni programi prerasli v digitalne avdio delovne postaje (DAW, Digital Audio Workstation), ki sicer vključujejo sekvenčne značilnosti, zmorejo pa še precej več.

Standard MIDI opisuje posebno poglavje.

Nekateri sekvencerji premorejo tudi omejeno glasbeno notacijo ali so sposobni prikazovati klavirsko notacijo.

Izraz „sequencer¨se sicer uporablja v glavnem za programe, imamo pa tudi aparaturne sintetizatorje in glasbene delovne postaje, ki imajo vgrajen MIDI sekvencer.

### Vnaprej posneta in pretočna (streaming) glasba

V celoti gledano ima vnaprej posneta glasba marsikatero prednost pred sekvenčno. Vzamemo lahko poljubno število in vrsto instrumentov. CD kvaliteta snemanja glasbe in glasu je danes taka, da praktično ne ločimo takega posnetka od drugih virov glasbe.

Pretočno glasbo uporabljajo tudi v računalniških igricah, ki so ndvomno eno od tehnoloških vodil razvoja. V četrti generaciji računalniških video iger so uporabljali predvajanje zvočne sledi med igranjem. Tak pristop je imel tudi slabosti, vezane na optično naravo CD. Medtem, ko je igra predvajala glasbo, ni mogla dostopati do drugih podatkov na CD, saj ima pogon eno samo glavo. Tudi predvajanje v zanki (looping) je bilo problematično, saj se je po koncu posnetka morala glava vrniti na izhodišče.

Peta generacija arkadnih iger je zato prinesla specializirane pretočne formate in zgoščene zvočne zapise. Seveda pa kvaliteta zapisov ni bila povsem na nivoju CD. Tako se danes v igrah pogosto uporablja kombinacija pretočne in sekvenčne glasbe.