کارت صدا چیست؟

کارت صدا لپ تاپ چیست؟

بزرگ‌ترین کمک کارت‌های صدای اکسترنال به دارندگان لپ‌تاپ بوده است. در صورتی که چیپ صدای لپ‌تاپ دچار مشکل شود، تنها یک گزینه در مقابل شماست: کارت‌ صدای اکسترنال!
عمدتاٌ ابعاد کوچکی دارند و قابلیت‌های فراوانی را با قیمتی مناسب ارائه می‌دهند. قابلیت اتصال از طریق پورت USB و کانکتورهای متعدد (نسبت به چیزی که به طور پیش‌فرض در لپ‌تاپ وجود دارد) از جمله دلایلی هستند که کاربران لپ‌تاپ را به سمت تهیه یکی از این محصولات سوق می‌دهد. 

انواع رابط کارت صدا

یک کارت صدای استاندارد شامل چندین ورودی و خروجی صداست که همگی به مبدل AD و DA متصل شده‌اند که سیگنال‌های آنالوگ را به داده‌های باینری (0و1) و بالعکس تبدیل می‌کند. با گذشت زمان و پیشرفت قابلیت‌های این محصولات، تعداد فرمت‌های صوتی و کانال‌های پشتیبانی شده بیشتر شد. امروزه کمتر کارت صدایی را می‌توان یافت که از صدای فراگیرِ 5.1 و 7.1 کاناله پشتیبانی نکند.

ورودی‌های کارت صدا در ساده‌ترین نوع ممکن به ورودی میکروفون خلاصه می‌شود. اما در مدل‌های بالارده ورودی دیجیتال و لاین نیز قرار گرفته‌اند. 

تقریباٌ اکثر ورودی و خروجی‌‌ کارت‌های صدا جک‌ 3.5 میلی‌متری هستند. همچنین جک دیجیتالی SPDIF و در مواردی جک Toslink نیز کاربرد بالایی دارند. 

انواع اتصال کارت صدا به کامپیوتر

اولین کارت صدای دنیا از طریق رابط ISA به یک کامپیوتر IBM متصل شده بود. رابط ISA یکی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین درگاه‌های اتصال در مادربرد است. سوکت‌هایی پلاستیکی و بلند با 62 پین (بعدها برای افزایش باس، قسمتی کوچک با 36 پین به آن اضافه شد) که اکثراٌ تیره رنگ هستند و به راحتی در مادربرد قابل شناسایی‌اند. کارت‌های صدای طراحی شده برای این رابط نمی‌توانستند ضبط و پخش محتوای دیجیتال را به طور هم‌زمان انجام دهند. “Half-Duplex” اصطلاحی بود که برای این نوع کارت‌ها استفاده می‌شد. امروزه استفاده از این اسلات در مادربردهای مدرن به شدت کاهش یافته و دوران طلاییِ آن متعلق به دهه 90 میلادی و کامپیوترهای IBM است. 

کارت‌های صدا در آن دوران ابعاد بزرگی داشتند و دکمه کنترل صدا اکثراٌ در پشت کارت قرار می‌گرفت که کاهش/افزایش را برای کاربر دشوار می‌کرد.

آغاز سلطنت PCIe

اواخر دهه 90 میلادی با ظهور رابط بهینه و پرسرعت PCI Express دست سازندگان کارت صدا برای ارتقاء محصولات خود باز شد. رابط جدید محدودیت‌‌های اشاره شده در ISA را هم نداشت و توانایی ضبط و پخش همزمان سیگنال‌های دیجیتال در آن‌ها فراهم شده بود (به اصطلاح Full-Duplex بودند). از طرفی این جابه‌جایی از ISA به PCIe با عرضه اولین نسخه از سیستم عامل مایکروسافت ویندوز هم‌زمان شد و با بهبود پروتکل‌های مرتبط، بخش صوتی نرم‌افزارها و بازی‌های ویدیویی را دچار تغییرات اساسی کرد. 

از آن زمان تا به امروز نیز رابط PCIe محبوب‌ترین و پرکاربردترین رابط کارت‌های صدا در میان کاربران بوده و به جزو جدانشدنی کامپیوتر‌های خانگی تبدیل شده است.

دوران FireWire و USB

اکثراٌ در کارت‌های صدای اکسترنال به چشم می‌خورند و سابقه نسبتاٌ طولانی در این حوزه دارند. 

رابط FireWire (یا IEEE 1394) تقریبا ده سال پیش از اولین USB دنیا در سال 1986 توسط اپل معرفی و سرانجام در سال 1995 با همکاری مهندسان شرکت‌هایی همچون Sony ،IBM ،Texas Instruments و… روانه بازار شد.

به طور خلاصه FireWire روشی برای انتقال داده با سرعت بالا میان دستگاه‌های دیجیتال مانند کارت صدا، پرینتر، دوربین‌های دیجیتال، هارد اکسترنال و… است. استانداردهای مختلفی مانند FireWire 400 ،FireWire 4-Pin و FireWire 800 برای این رابط معرفی شدند که هر کدام نرخ انتقال اطلاعات متفاوتی دارند.

با وجود اینکه این رابط برای کاربری ویندوز نیز طراحی شده بود اما هیچگاه به میزان فراگیریِ آن در پلتفرم اپل دست نیافت.

در مقابل رابط USB با هدف حذف تمامی اتصالات سیمی کامپیوتر در سال 1996 (با نام USB 1.0) عرضه شد و به سرعت به گزینه اول کاربران برای انتقال داده تبدیل شد.

نسخه‌های بعدی این رابط به ترتیب در سال 2000 و 2008 عرضه شدند و توانایی ارائه حداکثر پهنای باند 5Gbps را داشتند. 

تفاوت‌های اساسی میان این دو روش انتقال داده وجود دارد که در ادامه مختصراٌ به آن اشاره می‌کنیم:

• رابط USB بر پایه سادگی، دسترسی آسان و هزینه پایین طراحی شده بود. در حالی که FireWire به عنوان تکنولوژی برتر معرفی شده بود.
• برای استفاده از FireWire شاید مجبور باشید تبدیل‌های مختلفی تهیه کنید در حالی که  USB رابطی جهانی است و تقریبا در تمامی قطعات الکترونیکی یافت می‌شود.  
• انتقال دو طرفه اطلاعات به صورت هم‌زمان تنها در FireWire امکان‌‌پذیر است.
• مصرف انرژی به طور محسوسی در رابط USB کمتر از FireWire است.
• عملکرد رابط USB متکی به یک کامپیوتر است. در مقابل آن، دو دستگاه FireWire می‌توانند مستقل از کامپیوتر به یکدیگر متصل شوند.

انواع پردازنده‌های کارت صدا

پردازشگر سیگنال دیجیتال یا به اختصار DCP وظیفه‌ای ساده اما تاثیرگذار بر عهده دارد؛ پردازش در لحظه (Real Time Processing) داده‌های دیجیتال و انجام محاسبات ریاضی بر روی آن‌ها.

یک پردازشگر سیگنال دیجیتال سیگنال‌های آنالوگ دریافتی از دنیای واقعی همچون صدا، ویدیو، نور، فشار، دما و.. که به کمک ADC به شکل دیجیتال درآمده‌اند را دریافت کرده و با انجام محاسبات پایه‌ای، نظم و ترتیب به آن می‌بخشد و حتی کیفیت سیگنال دریافتی را بالا می‌برد. دلیل آن هم واضح است؛ نمایش، تجزیه و تحلیل و تبدیل سیگنال‌های اشاره شده به خودیِ خود امکان‌پذیر نیست و یک DCP با انجام پردازش، اطلاعاتی که یک سیگنال‌ به همراه دارد را قابل ارائه می‌کند.

تمام این مراحل با سرعتی باور نکردنی طی می‌شود. این پردازش به شکل معکوس نیز انجام شده و سیگنال‌های دیجیتالی با عبور از DCP و پس از آن DAC به محتوای قابل پخش در اسپیکرها، نمایشگرها و… تبدیل می‌شوند.

همانطور که اشاره شد DCP متکی به پردازنده سیستم نیست. حتی برخی کارت‌های صدا مموری اختصاصی خود را دارند و هیچ‌گونه استفاده‌ای از منابع کامپیوتر نمی‌کنند.

برندهای معتبر همچون کریتیو در کنار یک پردازنده قدرتمند، از تکنولوژی‌هایی منحصر به فرد برای ارتقاء کیفی محصول خود استفاده می‌کنند. کریتیو اقدامات فراوانی در این زمینه انجام داده که در سه دسته گیمینگ، ارتباطات و صدای فراگیر قرار گرفته اند:

Gaming

تکنولوژی‌های Scout Mode و SXFI Battle Mode: به طور ویژه بر روی تجزیه و تحلیلِ کوچک‌ترین حرکات در بازی تمرکز می‌کند. به کمک این دو حالت حتی جزئی‌ترین تحرکات بازی نیز از گوش‌های شما پوشیده نخواهد ماند.  

Communications

تکنولوژی SmartComms Kit: این قابلیت با هدف “ساده‌سازی نحوه برقراری ارتباط کاربر در مکالمات آنلاین” طراحی شده است. این ویژگی دو کارایی اصلی دارد؛ حذف نویز دو طرفه (چه از سمت کاربر و چه طرف مقابل) و قطع و وصل کردن خودکار میکروفون. 

در مکالمات آنلاین نویزهای ناخواسته ممکن است از هر دو کاربر نشئت بگیرد. قابلیت NoiseClean-in و NoiseClean-out با فیلتر صداهای پس زمینه و تمرکز بر روی دیالوگ‌های رد و بدل شده تجربه فوق‌العاده‌ای از صحبت کردن در محیط‌های پر سروصدا را برای کاربر به ارمغان می‌آورد.

قابلیت VoiceDetect نیز با ردیابی در لحظه صدای شما، اتصال میکروفون را به طور خودکار قطع و وصل می‌کند.  

تکنولوژی GameVoice Mix: با کاهش و افزایش لحظه‌ای صدای هم‌گروهی‌های خود در بازی، می‌توانید میان شنیدن جزئیات بازی یا صحبت با دوستان خود به سرعت جا‌به‌جا شوید.

Audio Immersion

تکنولوژی Super X-Fi با استفاده از الگوریتم‌های محاسباتی تجربه شنیداری یک سیستم چند کاناله در استودیو‌های حرفه‌ای را تنها در یک هدفون برای شما بازسازی می‌کند. این تکنولوژی از طریق یک فرایند پیچیده نقشه‌ برداری از سر و گوش، صدای مختص شما را برای‌تان فراهم می‌شود.

قابلیت Clear Dialog: تا کنون برای شما پیش آمده که صدای افراد میان انفجارهای بزرگ، اماکن پرجمعیت و … گم شود؟ با قابلیت Clear Dialog بدون نیاز به بالا بردن صدای سیستم، دیالوگ کاراکترهای بازی را به خوبی بشنوید.

Acoustic Engine: مجموعه‌ای از تکنولوژی‌های صوتی است که منحصراٌ بر روی ارتقاء بیس، وضوح صدا، ایجاد صدای فراگیر مجازی و … تمرکز می‌کند و همگی از طریق نرم‌افزار رسمی کریتیو قابل شخصی‌سازی و کنترل هستند.

نرخ نمونه‌ برداری / پری امپلی فایر / تاخیر

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، عملکرد اصلی یک کارت صدا در هر شکل و نوعی، در دو مبدل خلاصه می‌شود؛ DAC که وظیفه تبدیل سیگنال دیجیتال به آنالوگ را بر عهده دارد و ADC که سیگنال‌های دریافت شده آنالوگ را به منظور ذخیره‌سازی یا ویرایش به دیجیتال تبدیل می‌کند. حال سیگنال دیجیتال می‌تواند یک فایل صوتی ضبط شده یا تولید شده توسط سیستم باشد و در مقابل سیگنال آنالوگ از طریق ورودی‌های صوتی کامپیوتر همچون میکروفون به وجود آمده باشد.

با این حال نحوه عملکرد این مبدل‌هاست که تا حدود زیادی کیفیت نهایی صدا را تعیین می‌کنند. بسته به نوع و کیفیت کارت صدا، یک مبدل می‌تواند رفتارهای متفاوتی را در مواجهه با سیگنال‌های صوتی از خود بروز دهد.

نرخ نمونه برداری

گفتیم که روش کار یک کارت صدا به این شکل است سیگنال آنالوگِ ورودی توسط ADC به سیگنال دیجیتال تبدیل می‌شود. نرخ نمونه‌ برداری عبارت است از تعداد دفعاتی که از این سیگنال در هر ثانیه نمونه برداری می‌شود. 

این فرایند مشابه چیزی است که در یک دوربین‌ فیلم برداری اتفاق می‌افتد. دوربین با ثبت هزاران تصویر پیاپی در هر ثانیه (همان فریم) یک ویدیو را به وجود می‌آورد. هرچه نرخ فریم بالاتر باشد، ویدیو خروجی روان‌تر می‌شود. رابطه میان مبدل و سیگنال‌های صوتی نیز به همین صورت است و مبدل در هر ثانیه هزاران نمونه از سیگنال صوتی را در نرخ نمونه برداری و عمق بیت مشخص شده بر‌می‌دارد. هرچه نرخ نمونه برداری و عمق بیت بالاتر باشد، نمایش دقیق‌تری از سیگنال دریافت می‌کنید و در نهایت وضوح صدا بیشتر می‌شود.     

نحوه تعیین این مقدار هم بدین صورت است که باید حداقل دو برابر بالاترین فرکانس سیگنال صوتی باشد. برای مثال اگر بالاترین فرکانس سیگنال آنالوگ ۲۰khz باشد، در صورتی که نرخ نمونه برداری مقداری کمتر از ۴۰khz باشد، دقت لازم برای دست‌یابی به خروجی مطلوب را نخواهد داشت.

مبدل‌های AD مدرن با استفاده از فیلتر Anti-Aliasing از وارد شدن فرکانس‌هایی بالاتر از نصف نرخ نمونه برداری جلوگیری می‌کنند.

تاخیر

تاخیر در عملکرد تمام اجزاء کامپیوتر امری اجتناب ناپذیر است. حتی گران‌قیمت‌ترین سخت‌افزارها هم مقداری تاخیر با خود به همراه دارند. این موضوع درباره کارت‌های صدا نیز صدق می‌کند.

به مدت زمان سپری شده میان ورود سیگنال آنالوگ به کارت صدا و خروج آن به اصطلاح تاخیر (Latency) گفته می‌شود.

حال تاخیر به وجود آمده می‌تواند به عواملی همچون مبدل‌های AD و DA، پردازنده سیگنال دیجیتال، بافر داخلی دستگاه و بافر کامپیوتر بستگی داشته باشد.

پری امپلی‌فایر

میکروفون به عنوان یکی از ورودی‌های کارت صدا، سیگنال‌های آنالوگ بسیار ضعیفی تولید می‌کند و کارت صدا توانایی تفکیک این سیگنال‌ها را ندارد. 

پری امپلی‌فایر (به اختصار Preamp) دستگاهی است که با هدف تقویت سیگنال‌های آنالوگ میکروفون به وجود آمده است. یک کارت صدا تنها قدرت پردازش سیگنال‌های با قدرت لاین را دارد و پری آمپلی‌فایر سیگنال آنالوگِ میکروفون را برای پردازش آماده می‌کند.

یک سیگنال لاین ولتاژی برابر با 1 ولت دارد، در حالی که ولتاژ سیگنال‌های میکروفون چیزی بین 1 تا 10 میلی‌ولت است. 

پرفروش ترین کارت صداهای بازار

کریتیو به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان کارت صدا در دنیا، راهی طولانی را برای رسیدن به چنین موفقیتی طی کرده است. کریتیو با عرضه اولین نمونه‌های کارت صدا با نام‌های “Creative Music System” و “Game Blaster” قدم‌های ابتداییِ سلطه خود به بازار کارت صدا را برداشت.

در ادامه نوبت به سکوی پرتاب کریتیو یعنی کارت صدای “Sound Blaster” رسید. این محصول به چنان شهرت و فروش بالایی دست یافت که استانداردهای این دسته‌بندی را به کلی تغییر داد به طوری که محصولات سایر برندها برای جا باز کردن میان کاربران باید سازگاری لازم را با کارت صدای کریتیو می‌داشتند. قدرت نام Sound Blaster باعث شد که با وجود رقبای متعدد، کریتیو تسلط خود را بر بازار کارت صدا حفظ کند.

از اوایل دهه 90 تا به امروز نیز کارت‌های صدای Sound Blaster همواره در تمامی زمینه‌های فنی پیشتاز بوده است و توانسته به محبوبیت فراوانی میان کاربران عادی و تولیدکنندگان محتوا دست یابد.

کارت صدای اکسترنال کریتیو مدل Sound Blaster X5 مثال بارز اختلاف سطح این کمپانی با سایر برندهای بازار است که با رابط USB و کانکتورهای فراوان به یکی از باکیفیت‌ترین و البته گران‌ترین کارت‌های صدای بازار تبدیل شده است.

بازار کارت‌ صدای اکسترنال روز به روز گسترش می‌یابد و محصولات میان‌رده دست کاربران را برای انتخاب باز می‌گذارند.

کارت صدای اکسترنال کریتیو مدل Sound Blaster G3 با ابعاد کوچک، قابلیت حمل آسان، رابط  USB-C و همچنین ویژگی‌های گیمینگ همچون GameVoice Mix، منحصراٌ برای کنسول‌های خانگی طراحی شده است.

کارت صدای اینترنال کریتیو مدل Sound Blaster AE-7 همچنان در دسته کارت‌های صدای اینترنال پیشتازی می‌کند، چه در عملکرد و چه در قیمت!

سری AE از خانواده کارت‌های صدای اینترنالِ کریتیو میزبان عضوی دیگر است؛ کارت صدای اینترنال کریتیو مدل Sound Blaster AE-5 که به واسطه قیمت پایین‌تر نسبت به برادر بزرگتر خود، به فروش خوبی دست یافته است

منبع:دانشکده ام آی تی