Computer Audio Adapters

Eigenständige Soundkarten sind eine aussterbende Gattung, verdrängt durch die Allgegenwärtigkeit und hohe Qualität von integriertem Audio. Von den vielen Unternehmen, die sich früher auf Soundkarten spezialisiert hatten, haben nur Creative Labs, M-AUDIO und Voyetra/Turtle Beach eine nennenswerte Marktpräsenz im Einzelhandel.

Abbildung 12-1 M-AUDIO Revolution 5.1 (links) und 7.1 Soundkarten

Dennoch gibt es einen Platz für eigenständige Soundkarten. Gamer nutzen sie, weil sie Funktionen bieten, die mit integriertem Audio nicht verfügbar sind, wie die Hardware-Beschleunigung von Gaming-Audio-Standards wie EAX, und weil ihre On-Board-Prozessoren den Hauptprozessor des Systems bei der Verarbeitung von Audiodatenströmen entlasten. Audiophile nutzen sie, weil gute Soundkarten eine bessere Audioqualität bieten als selbst die beste integrierte Audiolösung. Aufrüster nutzen sie, weil das Hinzufügen einer kostengünstigen Soundkarte eine einfache Möglichkeit darstellt, Funktionen wie Surround-Sound hinzuzufügen, die bei einigen älteren Motherboards durch das integrierte Audio nicht bereitgestellt werden. Abbildung 12-1 zeigt ein Paar M-AUDIO Revolution Soundkarten, eine beliebte (und gute) Wahl sowohl bei Gamern als auch bei Audiophilen.

CREATIVE LABS IM VERGLEICH ZU M-AUDIO

Der allgemeine Konsens, dem wir uns anschließen, ist, dass Soundkarten von Creative Labs hervorragend für Spiele geeignet sind, aber nicht die beste Klangqualität bieten. Umgekehrt haben M-AUDIO Soundkarten eine hervorragende Klangqualität, aber eine etwas schlechtere Gaming-Unterstützung. Wenn du ein engagierter Gamer bist, empfehlen wir daher die Verwendung eines Modells von Creative Labs. Wenn du Audiophiler bist, wähle ein Modell von M-AUDIO. Wenn du sowohl Gamer als auch Audiophiler bist, triff eine Wahl. Du wirst von keiner der beiden enttäuscht sein.

Die Hauptfunktion eines Audioadapters ist die Wiedergabe: Er nimmt einen digitalen Datenstrom vom PC entgegen und wandelt ihn in ein analoges Audiosignal um, das über Lautsprecher oder Kopfhörer wiedergegeben werden kann. Die meisten Audioadapter können auch das Umgekehrte: ein analoges Audiosignal entgegennehmen und in einen digitalen Datenstrom umwandeln, der auf einem PC gespeichert werden kann. Audioadapter verwenden die folgenden Komponenten, um diese Funktionen bereitzustellen:

Audioadapter enthalten mindestens einen Digital-Analog-Wandler (DAC) und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) für jeden der beiden Stereokanäle sowie mindestens einen DAC für jeden zusätzlichen Audiokanal. (Viele Audioadapter können 5, 6, 7 oder 8 Kanäle ausgeben, aber nur wenige können mehr als Zweikanal-Stereoton aufnehmen.) Ein DAC wandelt einen digitalen Audiostrom in das analoge Audiosignal um, das an den Line-Out-Anschluss geliefert wird. Ein ADC digitalisiert analogen Ton, der vom Line-In- oder Mikrofonanschluss empfangen wird. CD-Audio-Klang, im Allgemeinen die höchste von Audioadaptern unterstützte Qualität, erfordert eine 16-Bit-Auflösung. Die Wandler in hochwertigeren Audioadaptern unterstützen normalerweise eine höhere Auflösung, typischerweise 18 oder 20 Bit. Einige teure Karten verwenden 24-Bit-Auflösung oder höher sowohl für die Aufnahme als auch für die Wiedergabe. Die Auflösung unterscheidet sich manchmal zwischen DAC und ADC. Zum Beispiel könnte eine Karte einen 18-Bit-DAC und einen 20-Bit-ADC verwenden. Die interne Auflösung ist oft höher als die, die vom DAC/ADC unterstützt wird, typischerweise 24 oder 32 Bit.

Der Abtastratengenerator liefert unter der Steuerung des PCs den Takt für die Wandler. Während nichts dagegen spricht, beliebige oder kontinuierlich variable Abtastraten zu verwenden, unterstützen die meisten Abtastratengeneratoren stattdessen diskrete Abtastraten, die normalerweise gerade Bruchteile von 44.100 Hz und 48.000 Hz sind. Ein Abtastratengenerator könnte Abtastraten von 48.000, 44.100, 32.000, 24.000, 22.050, 12.000, 11.025 und 8.000 Hz unterstützen. Viele Audioadapter unterstützen unterschiedliche Raten für Aufnahme und Wiedergabe. Beispielsweise kann eine Karte Wiedergaberaten von 48.000, 44.100, 22.050, 11.025 und 8.000 Hz unterstützen, aber nur mit 44.100 Hz aufnehmen. High-End-Karten können Abtastraten von bis zu 96 kHz im Dolby Digital 5.1-Modus und 192 kHz im Stereomodus unterstützen.

ABTASTRATE und AUFLÖSUNG

Abtastung (Sampling) ist der Prozess, bei dem eine kontinuierlich variierende analoge Quelle, wie ein Audiostrom, in diskrete digitale Daten umgewandelt wird. Beim Sampling werden „Schnappschüsse“ des analogen Quellstroms gemacht und digitalisiert, um das Ganze abzubilden. Auflösung spezifiziert die Menge der in jedem Schnappschuss erfassten Daten, angegeben in Bit, was auch als Sample-Größe bezeichnet werden kann. Eine größere Sample-Größe erfasst mehr Daten über den Audiostrom und führt zu einer höheren Wiedergabetreue. Die Abtastrate gibt an, wie oft Samples erfasst werden, und wird in Hertz (Hz) oder Kilohertz (kHz) angegeben. Eine schnellere Abtastrate erfasst mehr Daten und führt ebenfalls zu einer höheren Wiedergabetreue. CD-DA-Audio wird in Stereo mit 16-Bit-Auflösung bei 44.100 Hz abgetastet. Die reine Sprachabtastung erfolgt oft mit viel geringerer Auflösung und Abtastrate; zum Beispiel führt ein 8-Bit-Mono-Sample mit 8.000 Hz zu deutlich kleineren digitalen Dateigrößen.

Der Prozessor (auch Tongenerator oder Synthese-Engine genannt) führt allgemeine Audioverarbeitungsaufgaben aus und erzeugt analoge Ausgaben aus MIDI-Eingaben, indem er Wavetable-Samples liest, interpoliert und zu der zusammengesetzten Audiowellenform kombiniert, die durch die MIDI-Anweisungen dargestellt wird. Die meisten Audioadapter verwenden einen benutzerdefinierten digitalen Signalprozessor (DSP) wie den E-mu Systems EMU10K1 oder EMU10K2 oder den Crystal/Cirrus Logic CS4630 oder CS8420. Der verwendete Prozessor bestimmt direkt oder indirekt mehrere Schlüsselfähigkeiten der Soundkarte, einschließlich der Anzahl der unterstützten MIDI-Kanäle, Stimmen, hardwarebeschleunigten Sound-Streams usw. DSPs bieten nützliche zusätzliche Hardware-Fähigkeiten, wie Hall- und Chorus-Effekte, Text-zu-Sprache-Verarbeitung und Kompression. Da ein DSP programmierbar ist, unterstützen einige DSP-basierte Audioadapter verwandte Funktionen, wie Faxmodem- oder Telefonbeantworterfunktionen.

WAS IST MIDI?

Es gibt zwei Arten von Sounddateien. Wellenform-Audiodateien, auch einfach Sounddateien genannt, speichern tatsächliche binäre Audiodaten, die direkt wiedergegeben werden können. Zu den gängigen Formaten für Wellenform-Audiodateien gehören .wav, .mp3 und .ogg. MIDI-(Musical Instrument Digital Interface) Dateien speichern Anweisungen, die Audioadapter verwenden, um synthetisierten Ton "on the fly" zu erzeugen, unter Verwendung von Wavetable-Samples und anderen Methoden, um Musik zu erzeugen, die mehr oder weniger natürlich klingt. MIDI-Synthese wird häufig verwendet, um Musik, Soundeffekte und andere Audiodaten für Spiele und andere Anwendungen zu erzeugen.

Audioadapter bieten typischerweise die folgenden Stecker:

Line-out ist ein Line-Pegel-Ausgang (nicht verstärkt), der dazu gedacht ist, an den Line-in von verstärkten Lautsprechern, Kopfhörern, Heim-Audiogeräten oder einem Aufnahmegerät angeschlossen zu werden. Die meisten Audioadapter bieten einen Stereo-Line-out-Anschluss, aber einige bieten zwei Mono-Line-out-Anschlüsse, gekennzeichnet als links und rechts. Audioadapter, die vier Lautsprecher unterstützen, haben normalerweise zwei Stereo-Line-out-Anschlüsse, jeweils einen für die Front- und einen für die Rücklautsprecher. Audioadapter, die Surround-Sound unterstützen, können drei oder vier Line-out-Anschlüsse bereitstellen, um sechs oder acht Lautsprecher zu unterstützen. Der Standardfarbcode für Line-out ist lindgrün, obwohl die Hersteller für diesen und andere Farbcodes oft kaum auf den exakten Farbton achten. Das Standard-Symbol, das normalerweise in den Kartenhalter eingestanzt ist, besteht aus drei konzentrischen Kreissegmenten (um Audioschwingungen darzustellen) mit einem nach außen zeigenden Pfeil, der in der Mitte verankert ist.

Line-in ist ein Line-Pegel-Stereo-Eingang, der dazu gedacht ist, an den Line-out von externen analogen Audioquellen wie einem CD-Spieler oder Videorekorder angeschlossen zu werden. Einige Mikrofone können auch an Line-in angeschlossen werden. Die Standardfarbe ist hellblau. Das Standardsymbol ist dasselbe wie für Line-out, jedoch mit der Pfeilspitze zur Mitte zeigend.

Mikrofon-in, manchmal als Mic bezeichnet, ist ein monauraler Eingang, der kostengünstige Mikrofone für Sprachaufnahmen unterstützt. Die Standardfarbe ist rosa, obwohl Rot häufig verwendet wird, und das Standardsymbol ähnelt einem Mikrofon.

Rat von Ron Morse

Die einzigen Mikrofone, die direkt an einen Line-in-Anschluss angeschlossen werden sollten, sind solche mit integrierten Vorverstärkern. Wenn dein Mikrofon im Allgemeinen eine Batterie benötigt, wird es an Line-in angeschlossen; andernfalls kommt es an den "Mic"-Anschluss.

Subwoofer ist ein Line-Pegel-Monoausgang, der dazu gedacht ist, an einen aktiven Subwoofer angeschlossen zu werden, der auch als LFE (Low-Frequency Emitter) bezeichnet werden kann. Die Standardfarbe ist orange.

Sony-Philips Digital InterFace (S/PDIF) ist eine Cinch-Koaxialbuchse oder optische Buchse, die eine direkte digitale Verbindung zwischen der Soundkarte und einem externen Gerät mit einer S/PDIF-Buchse herstellt. S/PDIF ist ein Standardmerkmal der meisten High-End-Soundkarten und kann bei Soundkarten der Mittelklasse eine Option sein. Einige Audioadapter haben sowohl S/PDIF-Eingangs- als auch Ausgangsanschlüsse, andere haben jedoch nur einen S/PDIF-Ausgang. Aufgrund des begrenzten Platzes an der Erweiterungsblende der Soundkarte sind S/PDIF-Anschlüsse oft als Stiftleistenanschluss auf der Soundkarte vorhanden, der ein Verlängerungskabel zu einer speziellen Blende verwendet, an der sich die S/PDIF-Anschlüsse befinden. Einige Audioadapter verwenden einen proprietären Anschluss, der die Soundkarte mit einem externen Kopf verbindet, der oft S/PDIF-Anschluss(-anschlüsse), Line-in-Anschluss(-anschlüsse) und MIDI-Anschluss(-anschlüsse) enthält.

Abbildung 12-2 zeigt die Audioanschlüsse einer M-AUDIO Revolution 7.1, die typisch für eine Premium-Soundkarte sind. Von links nach rechts sind dies eine koaxiale S/PDIF-Buchse, Mikrofon-in und Line-in, gefolgt von vier Line-out-Buchsen, um die acht von dieser Karte unterstützten Lautsprecher anzuschließen.

Abbildung 12-2: M-AUDIO Revolution 7.1 Audioanschlüsse

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