«کارت صدا» به زبان ساده

صدا و کارت صدا در کامپیوتر
کامپیوترهای اولیه، دستگاه‌هایی تک‌بعدی بودند و تنها هدف تولید آن‌ها، انجام محاسبات و پردازش برنامه‌ها بود. برای چنین کامپیوترهایی، توانایی پردازش، امکان ورود اطلاعات و نمایش نتایج روی یک خروجی کافی بود؛ بنابراین فکری برای تولید صدا از آن نشده بود. کم‌کم با پیشرفته‌تر شده کامپیوترها، برای مقاصدی مثل عیب‌یابی دستگاه، از بلندگوهای ابتدایی روی آن‌ها استفاده شد که توانایی تولید صداهای بسیار ساده به شکل بوق‌های کوتاه را داشت.

با رشد و پیچیده‌تر شدن کامپیوترها و مهمتر از آن، ورود این دستگاه‌ها به بازارهای عمومی در دهه‌ی 1980، تولیدکنندگان متوجه نیاز کاربران به قابلیت پخش صداهای پیشرفته‌تر از کامپیوتر شدند. همین مسئله شرکت‌هایی مثل IBM را به سمت تولیدکنندگان ابزارهای صوتی مثل Adlib و Creative Labs حرکت داد که باعث تولید فناوری کارت‌های صدا و قرار گرفتن آن در کامپیوترها شد.

عملکرد کارت‌های صدا
مهمترین مسئله‌ای که در مورد تولید صدا در یک کامپیوتر مطرح است، بحث تفاوت میان عملکرد کامپیوتر با نوع صدا در دنیای واقعی است. کامپیوترها دستگاه‌های دیجیتالی هستند و در پایین‌ترین سطح، تنها اعداد صفر و یک را می‌فهمند و فایل‌های صوتی نیز به همین صورت روی دیسک ذخیره می‌شوند. در مقابل، صوت یا صدا، از موج ساخته شده و ماهیتی آنالوگ دارد. برخورد این امواج به پرده‌ی گوش، باعث شنیده شدن صدا می‌شود. بنابراین، اولین و مهمترین عملکرد یک کارت صدا، تبدیل سیگنال‌های دیجیتال به آنالوگ و تحویل آن به بلندگوها و پخش صدا و در حالت عکس آن، تبدیل امواج آنالوگ به سیگنال‌های دیجیتال برای ذخیره‌سازی یا ارسال در شبکه در وضعیت ضبط صداست.

تقریباً در تمامی مادربردهای امروزی، کارت صدا به صورت آنـبُـرد قرار گرفته است. با این وجود برای بهبود عملکرد صوتی، خرابی کارت صدای مجتمع‌ (آنبرد) یا هر دلیل دیگر، کارت‌های صدای جداگانه در دو نوع داخلی (اینترنال) و خارجی (اکسترنال) وجود دارند. به طور کلی در یک کارت صدا، می‌توانیم چهار بخش اصلی را به عنوان قسمت‌های کلیدی قطعه نام ببریم:

• مبدل آنالوگ به دیجیتال یا ADC
• مبدل دیجیتال به آنالوگ یا DAC
• واسط اتصال کارت صدا به کامپوتر که می‌تواند از نوع PCI یا در کارت‌های خارجی، USB باشد
• درگاه‌هایی که برای اتصال ورودی‌ها و خروجی‌های صدا استفاده می‌شوند

بعضی از انواع کارت صدا می‌توانند بعضی عملیات دیگر مثل انجام وظیفه به عنوان یک رابط دیجیتالی سازهای موسیقی یا MIDI را نیز انجام دهند. هرچند اکثر کارت‌های صدای امروزی برای کاهش هزینه، ساده‌تر شده و وظایف اضافی آن‌ها به درایورهای نرم‌افزاری محول شده است. بسیاری از کارت‌های صدا از یک پردازنده‌ی سیگنال دیجیتال یا DSP نیز بهره می‌برند که یک ریزپردازنده‌ی به خصوص است که عملکرد آن، از روی نامش پیداست. وجود این بخش باعث می‌شود عملیات مربوط به صوت سرباری روی پردازنده‌ی اصلی نداشته باشد.

علاوه بر جک‌های 3.5 میلی‌متری معمول که به عنوان ورودی و خروجی صدا در تمامی کارت‌های صدا دیده می‌شود، بعضی از کارت‌ها ممکن است درگاه‌های دیگری نیز داشته باشند. مثلاً در بعضی از کارت‌های صدا، چندین درگاه اتصال به بلندگوها برای امکان دریافت صدای سه‌بعدی و صدای فراگیر وجود دارد. درگاه‌های ورودی و خروجی S/PDIF که می‌توانند اتصالات کواکسیال یا نوری برای انتقال صدا به صورت دیجیتال در فواصل کوتاه را انجام دهند نیز روی مدل‌هایی از کارت صدا وجود دارد. برای اتصال مستقیم کارت صدا به ضبط‌کننده‌های صوتی یا تصویری، امکان وجود اتصالات USB یا FireWire نیز وجود دارد. در کنار جک 3.5 میلی‌متری برای اتصال میکروفون و بلندگو، کارت‌های صدای گران‌قیمت‌تر ممکن است از جک 6.3 میلی‌متری نیز برای این منظور بهره ببرند.

خصوصیات کارت صدا
یکی از مهمترین پارامترها در مشخصات یک کارت صدا، تعداد کانال‌هایی است که این کارت پشتیبانی می‌کند. کانال‌ها به تعداد خروجی‌هایی که کارت صدا می‌تواند داشته باشد اشاره می‌کنند. برای مثال، در سیستم‌هایی صوتی استریو، دو کانال صوتی داریم. دو بلندگوی استریو به علاوه‌ی یک ساب‌ووفر 2.1 کانال را تشکیل می‌دهد و در سیستم‌های صوتی فراگیر، 5.1 کانال و در حالت بهتر، 7.1 کانال صوتی خواهیم داشت. بنابراین برای داشتن صداهایی با این تعداد کانال صوتی، کارت صدای کامپیوتر باید حداقل از همان تعداد پشتیبانی کند.

در بحث ضبط صوت در کارت صدا، همان‌طور که پیشتر گفته شد، نیاز به تبدیل موج آنالوگ به سیگنال دیجیتال وجود دارد. برای این کار ADC با اندازه‌گیری دقیق موج در فواصل متوالی، به اصطلاح از آن نمونه‌برداری یا آن را عددی‌سازی می‌کند. به تعداد اندازه‌گیری‌ها در ثانیه، نرخ نمونه‌برداری یا Sampling rate گفته می‌شود که با کیلوهرتز نشان داده می‌شود. زمانی که این صدا را مجدداً از روی کامپیوتر پخش می‌کنیم، همین روال به نوعی به طور برعکس انجام می‌شود. در نتیجه هرچه میزان نرخ نمونه‌برداری بیشتر باشد، صدای ذخیره‌شده روی دیسک شباهت بیشتری به موج که صوت اصلی است خواهد داشت.

حتی بالاترین نرخ‌های نمونه‌برداری نیز مقداری افت کیفیت در صدا خواهند داشت. فرایند فیزیکی حرکت صوت در درون سیم‌ها می‌تواند باعث پدیده‌ی اعوجاج شود. بر همین اساس، تولیدکنندگان کارت صدا از دو معیار برای نمایش میزان کیفیت و افت صدا استفاده می‌کنند:

• مجموع اعوجاج هارمونیک‌ها یا THD که با درصد نشان داده می‌شود
• نسبت سیگنال به نویز یا SNR که با دسی‌بل بیان می‌شود

هرچه اعوجاج هارمونیک کمتر و نسبت سیگنال به نویز بیشتر باشد، صدای تولید شده کیفیت بیشتری خواهد داشت.

علاوه بر مواردی که گفته شد، ظرفیت داده‌ی ADC و DAC نیز با «بیت» اندازه‌گیری می‌شود که هرچه بالاتر باشد بهتر است و در جدول مشخصات کارت‌های صدای حرفه‌ای‌تر اعلام می‌شود. پاسخ فرکانسی، میزان بلندی صدا در فرکانس‌های مختلف و گواهی‌نامه‌هایی مثل Dolby Master و THX نیز مشخصات دیگری هستند که می‌توان در مشخصات کارت صدا به آن‌ها توجه کرد.

در پایان، ذکر این نکته ضروری است که صدای خروجی تولید شده توسط کارت صدا، در نهایت با کیفیت و توانایی‌های بلندگوها محدود می‌شود. واضح است که نمی‌توانیم با استفاده از یک کارت صدا با قابلیت 7.1 کانال و تنها دو بلندگو، انتظار صدای محیطی در سینمای خانگی داشته باشیم. به همین ترتیب، قابلیت‌های دیگر کارت صدا نیز نیاز به توانایی بلندگو دارد. بنابراین پیش از تهیه‌ی یک کارت صدا، باید از کیفیت خروجی‌ها و امکان ارائه‌ی قابلیت‌های کارت صدای جدید توسط بلندگوها، اطمینان حاصل کنیم.

منبع : شهر سخت افزار