IT-Info

Grundlagen der Informationstechnik

Soundkarten

Der interne Lautsprecher blieb beim IBM-PC über eine lange Zeitspanne hinweg die einzige Möglichkeit, Töne in Form von leisen Pieptönen zu produzieren. Erst 1987 kam die erste Erweiterungskarte in Form der ADLIB-Music-Synthesizer- Karte auf den Markt und etablierte sich recht schnell zum Standard. Die Firma Creative-Labs zog mit ihrem Produkt, dem Sound-Blaster, schnell nach. Dessen Kompatibilität zur ADLIB-Karte und die Eigenschaft, Geräusche digital aufnehmen und abspielen zu können, verschafften dem Sound-Blaster sehr bald eine breite Software-Unterstützung.

Soundkarten der ersten Generation waren eine sehr einfache Schnittstelle zwischen dem PC und den externen angeschlossenen Lautsprechern bzw. Kopfhörer. Sie dienten der Ausgabe von akustischen Signalen. Im heutigen Multimediazeitalter haben sich auch Audiokarten zu professionellen Komponenten entwickelt, die den Computer in ein wahres Tonstudio verwandeln.

Moderne Soundkarten verfügen meist über vier Funktionen:

- Synthesizer
- Joystick/MIDI-Schnittstelle
- Analog-/Digital-Konverter
- Digital-/Analog-Konverter

Synthesizer

Hier haben sich drei unterschiedliche Verfahren etabliert. Die Wavetable-Synthese ist das beste, aber auch teuerste Verfahren, da aufgenommene Töne echter Instrumente verwendet werden. Sie nehmen beispielsweise eine Kirchenorgel auf und haben dann ein Klangmuster (Sample), das in einem ROM auf der Soundkarte gespeichert wird. Wenn die Soundkarte also den Klang einer Kirchenorgel erzeugen soll, wird das zuvor aufgenommene Sample wiedergegeben. Wenn die Samples von hoher Qualität sind, kann die Soundkarte sehr gute Klänge erzeugen. Bei der Frequenzmodulation, der FM-Synthese, und auch beim physikalischen Modell klingen die erzeugten Klänge meist künstlich und etwas unnatürlich.

FM-Synthese (Frequenzmodulation):
Musikinstrumente werden durch die Überlagerung von mehreren Sinuswellen nachgeahmt. Frequenz und Amplitude der Sinuswellen variieren.

Wavetable-Synthese (Samples):
Aufgezeichnete, im RAM gespeicherte Samples (Musterdateien) dienen als Ausgangsmaterial für die Klangerzeugung.

Physikalisches Modell:
Klänge werden in einer Programmiersprache zusamengesetzt.

MIDI

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) ist ein in den 80er-Jahren entwickelter Standard für die Kopplung von Synthesizern. Inzwischen ist MIDI auch ein fester integrierter Standard in PC-Programmen, um Musik über die Soundkarte abzuspielen. MIDI-Dateien enthalten aber keine echten Klänge, wie bei Samples, sondern nur Beschreibungen, wie die Musik wiederzugeben ist. Wie die Musik klingt, ist Sache der Soundkarte. In der MIDI-Datei sind zudem Sequencing-Informationen enthalten, welche die Soundkarte darüber informieren, wie lange ein bestimmter Ton von einem Instrument gespielt werden soll. Der Vorteil von MIDI liegt zum einen in der Standardisierung des Formats, da grundsätzlich jede Soundkarte MIDI-Dateien abspielen kann, und zum anderen in der Größe. Komplette Musikstücke im MIDI- Format belegen nur relativ wenig Speicher. Es verwundert nicht, das bei Billigangeboten der Instrumentenklang äußerst primitiv klingt. Für einen geringen Mehrpreis erhalten Sie bereits Modelle mit einem integrierten Wavetable-Chip. Dieser enthält Samples echter Instrumente. Das MIDI-Format ist auf etwa 120 Instrumente beschränkt.

Digital Analog Converter DAC

Alle analog ausgegebenen Signale der Audioeingänge werden in digitale Daten umgewandelt und umgekehrt. Die Abtastfrequenz des DACs, das heißt, wie oft pro Sekunde der Zustand des analogen Signals in ein digitales Pendant umgesetzt wird und umgekehrt, ist für die Klangqualität der Soundkarte verantwortlich. Die Wiedergabequalität sollte mit der eines Audio-CD-Players vergleichbar sein. Dies wird mit einem 16-Bit-DAC und einer Sampling Rate (Abtastfrequenz) bis 44,1 kHz für jeweils den linken und den rechten Tonkanal ermöglicht.



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