تکنولوژي صداي ديجيتال

[LaDy Ds DeMoNa]

ASIO چيست ؟

عملکرد ASIO چگونه است؟
در کارتهاي غير حرفه اي ،بيشتر حجم پرداش به دوش CPU يا همان پردازنده اصلي کامپيوتراست.در حالي که در يک کارت صوتي حرفه اي عمده پردازش در خود کارت انجام مي شود و تنها دستورات نهايي از سوي برد اصلي سيستم به CPU صادر مي گردد.
بطور کلي کارتهاي صوتي اطلاعات ورودي خود را (از طريق ورودي ميکروفن يا line in ) به صورت قطعات (بافرهاي) نسبتا بزرگي به مادر برد و در نهايت به پردازنده مي فرستند.حال وقتي نياز به پردازش صداي ورودي داريم (مثلا در زمان استفاده از نرم افزارهاي حرفه اي موسيقي و افکت هاي روي صدا)CPU بعد از در يافت اين بافر ها بزرگ آنها را مورد پردازش قرار مي دهد و خروجي را به کارت صوتي بر مي گرداند.حجم بالاي اين قطعات ورودي از کارت صدا باعث ميشود که پردازش آنها به صورت Real time (يعني آني و لحظه اي) حتي به وسيله پردازندهاي سريع نيز امکان پذير نباشد.
چون اگر دقت کنيد در اين فرايند در واقع سه عمل انجام مي شود:
1-دريافت ورودي به صورت قطعات با حجم نسبتا بالا از کارت صدا
2-پردازش اين قطعا ت
3-ارسال نتيجه پردازش به کارت صدا
(براي پخش شدن از طريق خروجي speaker)
حال اگرتمامي اعمال فوق حتي با تاخير1 ثانيه اتفاق بيفتد باز هم کار نوازنده به صورت لحظه اي (Real time) براي او قابل شنيدن نيست.به عبارت ديگر نوازنده هر آنچه را بنوازد 1 ثانيه بعد از طريق بلند گو ها خواهد شنيد.کساني که با موسيقي آشنايي دارند به خوبي مي دانند که اين شرايط باعث مي گردد تا نگاه داشتن ضرب قطعه موسيقي توسط نوازنده به کلي با مشکل مواجه شود.اما در کارتهاي حرفه اي بيش از 90% اين پروسه سه مرحله اي در خودکارت صدا انجام ميشود.بنابراين خروجي نهايي به صورت لحظه اي براي نوازنده قابل شنيدن است.(يکي از عوامل گراني کارتهاي صوتي حرفه اي نيز وجود اين سيستم در اين نوع کارتهاي صوتي مي باشد
اين كلمه مخفف Audio Stream Input Outputدر معناي لغوي به مجموع جريان صداي ورودي و خروجي تلقي مي شود . همنگونه که جريان يک سيال از المان هاي (عناصر)کوچک و داراي حرکت تشکيل شده،جريان صدا نيز به همين صورت شبيه سازي مي شود.يعني به جاي سرازير کردن حجم بزرگي از داده ها به سوي CPU ابتدا اين حجم را به المان هاي کوچک تقسيم کرده و سپس به شکل يک جريان دائمي و سبک آن را براي پردازش به پردازنده مرکزي سيستم ارسال مي کنيم.
در واقع تکنولوپزي ASIO يک الگوريتم ساده براي اين مسئله در نظر گرفته و طراحي نمود و کاملا هم موفق شد.به عبارتي ASIO به صورت يک درايو ثانويه روي کارت صدا تاثير مي گذارد و باعث ارسال اطلاعات به صورت قطعات (Buffer) کوچک و دائمي به پردازنده مرکزي مي گردد.در نهايت پردازش صداي ورودي وارسال نتيجه به کارت صدا با سرعت بالايي انجام مي شود.به طوري که شايد هر سه عمل فوق در کمتر از چند هزارم ثانيه انجام شود و نهايتا خروجي کار نوازنده در لحظه قابل شنيدن است.

کاربرد ASIO چيست؟
اين تکنولوژي اغلب در مواردي که به افکت گذاري روي صداي ورودي و يا اجراي ملودي توسط ميدي کنترلر به صورت زنده ((REAL TIME نياز باشد استفاده مي شود.مثلا شما مي توانيد کيبورد (سينتي سايزر)خود را به ورودي کارت صدا وصل کرده و از طريق نرم افزار هاي مخصوصي که موجود است به صورت لحظه اي افکت(هاي) خاصي را به ان اعمال کنيد و يا از طريق اتصال ميدي کنترلربه کامپيوتر به صورت زنده توسط سينتي سايزر هاي مجازي موجود در کامپيوتر نوازندگي کنيد و خروجي را که بسيار زيباتر از صداي ورودي است از طريق بلند گوها بشنويد.اين کار براي بيشتر سازهاي موسيقي قابل اجرا است. ( همچنين در رکورد توسط ميکروفون و مانيتورينگ لايو)
به عنوان نمونه با داشتن نر م افزار Guitar RigياAmpli tube (که دستگاه افکت گيتار الکترونيک را در کامپيوتر به صورت نرم افزاري شبيه سازي مي کنند.) و استفاده از تکنولوژي ASIO مي توانيد کامپيوتر خود را به يکي از گران قيمت ترين ايجاد کننده هاي افکت هاي گيتار الکترونيک تبديل کنيد.مطمئن باشيد وقتي گيتار الکترونيک خود را به کامپيوتر وصل کرده و شروع به نواختن کنيد از کيفيت بالاي صداي خروجي متعجب خواهيد شد !!!

[LaDy Ds DeMoNa]

Rate چيست؟
همانطور که از معناي لغوي آن مشخص است به معناي نرخ نمونه گيري است . به عبارتي به تعداد نمونه هايي که يک سيستم ديجيتال در مدت يک ثانيه از روي يک موج آنالوگ برداشت و شبيه سازي مي کند، گفته مي شود. واحد اندازه گيري آن kHz است .
رفرنس پيشنهادي کمپاني اشتينبرگ :
در هنگام رکورد: 96.000 Buffer Size: 2048 Bit Depth: 24 Bit Sample Rate
در هنگام ميکس : 48.000 Buffer Size: 256 Bit Depth: 24 Bit Sample Rate
در خروجي نهايي: 44.100 Bit Depth: 16 Bit Sample Rate

[LaDy Ds DeMoNa]

تکنولوژي صداي ديجيتال
سيستمهاي آنالوگ با سيگنال الکتريکي کار مي کنند. سيگنال الکتريکي از حرکت الکترونها در مدارات و کابلها حاصل مي شود . سيگنالهاي الکتريکي دو خاصيت مهم دارند:
1- Frequency . فرکانس آنها مشخص است و بر حسب هرتز Hz محاسبه مي شود.
2- Amplitude . دامنه مشخصي دارند . واحد اندازه گيري آن ولتاژ (V) است.
سيستمهاي ديجيتال از 0-1 استفاده ميکنند و از الکتريسيته جهت روشن شدن (Power) بهره مي گيرند.
سيستمهاي آنالوگ نسبت به ديجيتال پيوستگي بيشتري دارند. زيرا در سيستمهاي ديجيتال 0 به منزله خاموش و 1 روشن ميباشد و ميانه ندارند. اگر با اسيلوسکوپ به مقايسه موج آنالوگ و ديجيتال بپردازيم نتيجه مشخص خواهد شد:


http://i37.tinypic.com/2m6l6c2.gif

در تبديل صداي آنالوگ به ديجيتال بايد فريکانس و دامنه براي آن موج بازسازي شود:
1- Sampling از صدا نمونه برداري مي کند .واحد آن هرتز (Hz)است و بر مبناي زمان .
2- Quantization عملي است که توسط آن ولتاژ هر سمپل مشخص مي شود. (Signal Level)

در ديجيتال دو پارامتر مهم داريم:
Sample Rate
سمپل ريت مشخص کننده پهناي باند فرکانس است. به طور مثال ارگ محدوده شنوايي انسان را بين 20 تا 20 هزار هرتز فرض کنيم ، پهناي باند ما برار است با:
198000 = 20 – 20000Hz
هرچه سمپل رِيت بيشتر باشد پهناي باند فرکانسي بيشتري خواهيم داشت. نسبت سمپل ريت به فرکانس صوتي 2 به 1 است. (مثال: فرکانس صوتي سمپل ريت 100/44 هرتز، برابر 22050 هرتز است.)

Bit Rate
بيت ريت با محدوده دايناميک(Dynamic Range)سر کار دارد.هرچه مقدار بيت بيشتر باشد محدوده دايناميکي باز تر خواهد بود. به طور مثال محدوده دايناميکي صداي 16 بيت برابر 96dB و صداي 24 بيت 144dB مي باشد.
نکته:
براي آنکه پهناي باند کاملي از سيگنال داشته باشيم، بايد نرخ نمونه برداري حداقل دو برابر مقدار فرکانسي که مي خواهيم سمپل کنيم باشد.

Aliasing :
پديده Aliasing مختص سيستمهاي ديجيتال است. با يک مثال آن را بيان ميکنيم.
فرض ميکنيم يک صدا با فرکانس بين 0 تا 20 هرتز داريم و ميخواهيم آن را توسط ميکروفون ضبط کنيم. ميدانيم در طبيعت صداهاي با فرکانس بيشتر وجود دارد.