Karty dźwiękowe, coraz powszechniej używane w multimedialnych komputerach osobistych typu IBM PC, wywodzą się w prostej linii z kart, które zapewniały efekty dźwiękowe w grach komputerowych.

Komputery multimedialne, wyposażone w karty dźwiękowe, używają w swojej pracy dwóch podstawowych technik - są to: cyfrowy zapis dźwięku i synteza dźwięku.

Dźwięk cyfrowy

Sygnał analogowy dźwięku przetwarzany jest w specjalizowanym układzie elektronicznym ADC (Analog to Digital), który zamienia go w ciąg liczb. ADC w odstępach czasu zgodnych z tzw. częstotliwością próbkowania pobiera z sygnału akustycznego "próbki" jego amplitudy. Zapis wartości każdej z "próbek" przy użyciu 8 bitów może jej nadać jedną z 256 wartości, zapis używający 16 bitów udostępnia aż 65 536 wartości. Z kolei odtwarzanie zapisanych w pamięci masowej liczb, reprezentujących dźwięk, wymaga użycia układu elektronicznego DAC (Digital to Analog).

Niestety trzy minuty dźwięku stereo (a tyle czasu zajmuje przeciętna piosenka), próbkowana z częstotliwością 44,1 i zapisana przy użyciu 16 bitów, zajmuje ok. 31 MB miejsca na dysku twardym (bez kompresji).

Synteza dźwięków

Opracowana w latach 60. i 70. technika MIDI (Musical Instrumets Digital Interfejs) omija pamięciowe problemy zapisu cyfrowego. Podstawą MIDI jest składanie (synteza) dźwięku bezpośrednio w trakcie jego odtwarzania przy wykorzystaniu dźwięków-próbek, które mogą odpowiadać takim efektom jak brzmienie pianina czy klarnetu, szmer wody czy skrzypienie drzwi.

Dzięki tej technice jedna godzina muzyki, zapisanej w pliku MIDI, zajmuje obszar ok. 500 kB. Zapis MIDI można porównać do opisu muzyki - "należy użyć takiego brzmienia dźwięku o określonej sile głosu, tempie i wysokości". Na podstawie tak krótkiej informacji specjalizowane układy syntezatorów składają "w locie" właściwą melodię.

Cyfrowy zapis brzmienia rzeczywistych instrumentów (można go wykorzystywać w plikach MIDI do kompozycji utworów przy użyciu specjalnego software'u - tzw. sekwencerów) jest przechowywany w tzw. Wave Table (tablica próbek dźwiękowych).

Synteza FM i WT

Technika MIDI w wykonaniu dla pierwszych kart dźwiękowych dla PC opierała się na układach scalonych syntezatorów, które korzystają z modulacji częstotliwości FM (Frequency Modulation). Jest to tańsza alternatywa dla metod Wave Table.

Szczytem osiągnięć tej techniki były produkty firmy Creative - karty SoundBlaster. Dla rozszerzenia możliwości MIDI tej karty Creative opracowała moduł WaveBlaster. Jest to dodatkowa karta, która pełni rolę profesjonalnego syntezatora - przenosi efekty dźwiękowe "udawane" przy użyciu syntezatorów FM w świat rzeczywistych dźwięków.

Ze względu na niezbyt zadowalającą jakość dźwięku karty FM powoli odchodzą w przeszłość. Obecnie na rynku królują 16-bitowe karty stosujące syntezę WaveTable.

Prekursorem tych urządzeń były karty UltraSound firmy Advanced Gravis. Większość kart w dołączonym obok zestawieniu, to ich mniej lub bardziej udane odpowiedniki.

Nowe rozwiązania, stosowane w konstrukcjach kart opartych na syntezie WaveTable, można omówić na przykładzie karty NuSound firmy Orchid. Jest to karta, której instalacja przebiega zgodnie z konwencją Plug & Play. Z wielu parametrów opisujących jakość karty warto przytoczyć takie jak: próbkowanie 8- lub 16-bitowe w przedziale 5-48 kHz, 18-bitowa konwersja DAC, pasmo przenoszenia od 20 Hz do 20 kHz, skompresowana tabela próbek dźwiękowych 1 MB (190 instrumentów, 107 brzmień perkusji, 46 efektów specjalnych). Karta ta pozwala na jednoczesne nagrywanie i odtwarzanie (full-duplex). Jest wyposażona w układy CODEC (kompresja-dekompresja), syntezy WT, ADC, DAC, pozwala na 20-głosową syntezę FM, może korzystać z funkcji rozpoznawania głosu. Jej rozszerzenie - karta NuSound Studio - zawiera 4 MB RAM z nagraniami dźwiękowymi oraz specjalizowany układ DSP (Digital Signal Processor) do realizacji efektów dźwiękowych (pogłos, echo, chór itp).

Karta NuSound (a także SoundScape elite, miro Sound, Sound Man i wiele, wiele innych) to prawdziwie imponujące urządzenia do przetwarzania dźwięku. Aby się o tym przekonać, wystarczy uważnie posłuchać.