Sound und Video
Bis zur Erfindung der Soundkarte konnten einem PC nicht mehr als ein paar piepsige Geräusche aus seinem kleinen, eingebauten Lautsprecher entlockt werden. Das reichte lange Zeit auch aus, um an diesem PC zu arbeiten. Die Anwendungen, die auf dem PC eingesetzt wurden, benötigten den Lautsprecher höchstens, um Warntöne von sich zu geben, wenn z. B. in einem Textverarbeitungsprogramm der Rand erreicht wurde.
Die Entwicklung ging jedoch weiter. Die Grafikausgabe wurde verbessert. Auf den immer schneller werdenden PCs konnten schon bald erste Spiele gespielt werden, die es im Bereich der Homecomputer und Spielekonsolen schon lange gab. Das Klangvolumen z. B. eines Commodore Amigas konnte der PC mit seinem minimalen Lautsprecher jedoch nicht erreichen. Also entschlossen sich einige Firmen, spezielle Zusatzkarten anzubieten, die dieselbe Klangfülle aufwiesen.
Spiele leben von der Unterhaltung durch Begleitmusik, Geräusche und Effekte wie Hall, Echo und Stereoklang. Die Entwickler griffen die Möglichkeiten der neuen Karten sehr schnell auf, und so gab es bald kein Spiel mehr, das nicht irgendeine Soundkarte unterstützte. Den Spielen und deren Programmierern verdanken wir also die Entwicklung von Soundkarten für die PC-Welt.
Die Prozessoren, die diese Musik lieferten, wurden damals von der japanischen Firma Yamaha entwickelt. Das nötige Know-How erlangte Yamaha aus dem Bau von Keyboards und Synthesizern. Sie entwickelten den heute schon fast legendären OPL2-Chip. Aber auch andere Hersteller entwickelten Soundkarten. Auf einen vernünftigen Standard konnte man sich jedoch nie einigen.
Einzig und allein das Gesetz der Marktwirtschaft beschert uns heute eine Art Quasi-Standard, die sogenannte Soundblaster-Kompatibilität. Die Soundblaster-Karte des Herstellers Creative Labs verkaufte sich so schnell in großen Stückzahlen, daß praktisch alle Spiele für diese Karte eine Soundunterstützung anboten. Andere Hersteller mußten also diese Karte irgendwie nachahmen, damit ihre Karten von einem Spiel erkannt und genutzt werden konnten.
Einige Firmen, vornehmlich solche, die ihre Hauptkundschaft im professionellen Musikgewerbe hatten, entwickelten eigene Soundkarten.
Diese Karten wurden von Anfang an darauf ausgelegt, eine Schnittstelle für Musikinstrumente und Keyboards zu bieten. Mit dieser sogenannten MIDI-Schnittstelle konnten Musikstücke mit dem Computer entwickelt und z. B. an einen Synthesizer übermittelt werden. Ein so programmierter Synthesizer kann die entwickelten Töne und Melodien dann zu gegebener Zeit abspielen. Der Keyboard-Hersteller Roland wird in diesem Zusammenhang oft erwähnt. Die von dieser Firma angebotene Roland SCC-1 ist heute eine der Referenz-Soundkarten in diesem Bereich.
Aufgrund der etwas anderen Aufgaben, der meist etwas besseren Verarbeitung und des wesentlich besseren Klangs waren diese MIDI-Karten viel teurer und für Computerspieler meistens absolut uninteressant. Erstens war der Preis recht hoch, und zweitens unterstützen die meisten Spiele diese Karten nicht. MIDI-Karten konnten keine FM-Synthesizer nachahmen und somit auch keine Soundblaster-Karte.
Ob nun aber FM-Synthese oder MIDI, beide Entwicklungen sind ausschließlich für Musik ausgelegt. Für Sprachausgabe oder Effekte wurden auf den Soundkarten andere elektronische Bausteine verwendet. Die Analog/Digital-Wandler, kurz A/D-Wandler genannt, sollten bei den ersten Karten lediglich Sprachausgaben in der Qualität eines Telefons liefern.
Sehr schnell erkannten jedoch sowohl die Programmierer als auch die Hersteller, daß mit diesen A/D-Wandlern alle anderen Effekte und Töne wesentlich einfacher zu realisieren waren, als das mit dem FM-Synthesizer möglich gewesen wäre. So entwickelten die Programmierer immer ausgeklügeltere Effekte bis hin zum Dolby-Surround-Sound. Die A/D-Wandler heutiger Karten sind in der Lage, Klänge in CD-Qualität zu liefern.
Musik-Prozessoren
Wenden wir uns zuerst einmal den verschiedenen Prozessoren zu, die die Musik erzeugen. Dabei gibt es verschiedene Verfahren, um Musikinstrumente künstlich wiederzugeben. Eines der Verfahren ist die FM-Synthese.
FM-Synthesizer, wie die OPL-Chips von Yamaha, simulieren ein bestimmtes Klangbild eines Musikinstrumentes bei einem bestimmten Ton. Dieser Grundton wird dann vom Synthesizer in seiner Tonlage verändert. Diese Art der Klangerzeugung nennt man Frequenzmodulation. Daher auch die Bezeichnung FM-Synthesizer.
Das Klangbild wird durch die Überlagerung verschiedener Wellen nachgebildet, so daß es dem Klangbild eines bestimmten Instrumentes ähnelt. Der Synthesizer-Chip kann deshalb nur die Instrumente wiedergeben, deren Grundtöne er nachbilden kann. Das Klangbild eines Instrumentes ist aber so kompliziert, dass es durch einen FM-Synthesizer nicht exakt nachgebildet werden könnte. So klingen FM-Synthesizer meist sehr künstlich und unnatürlich.
Der OPL2-Chip war der erste seiner Art. Er konnte nur eine Stimme gleichzeitig wiedergeben und das nur in Mono. Er war ursprünglich für den Einbau in preiswerte Keyboards entwickelt worden. Die ersten Karten der Firma Adlib und die ersten Soundblaster-Karten wurden mit diesem Chip ausgestattet.
Der OPL3-Chip wurde der Nachfolger von Yamaha, der zum ersten Mal Stereo wiedergeben konnte. Dank der größeren Anzahl Operatoren im Chip konnten mehr Klangfarben erzeugt werden. Außerdem konnte er jetzt mehrere Stimmen gleichzeitig wiedergeben und so Musikstücke mit mehreren Instrumenten abspielen.
Je mehr Operatoren ein Chip hat, umso komplexer kann das Wellenmuster des Instrumentes werden. Und je ähnlicher das Muster wird, umso echter hört es sich auch an.
Der OPL4-Chip stellt eine relativ aktuelle Entwicklung im Bereich der FM-Synthese dar. Er kann alles das, was ein OPL3 kann. Zusätzlich ist er in der Lage, Wavetable-Synthese wieder-zugeben.
Es handelt sich um eine genormte Tabelle, die verschiedene Klangmuster, also Wellenformen, bereithält. Die Instrumente werden nicht mehr durch Frequenz-Modulation, also Überlagerung von Grundwellenmustern, erzeugt, sondern digital aufgenommen und dann in einem Speicherbaustein abrufbereit abgelegt. Eine solche digitale Aufzeichnung nennt man auch Sample. Ein Sample hat den Nachteil, dass es Speicherplatz benötigt. Auf einer Wavetable-Soundkarte befinden sich also immer eine stattliche Anzahl ROM-Speicherbausteine, in denen die Töne der Musikinstrumente abgelegt sind.
Einige der Karten sind mit ROM-Speicher ausgestattet. Das darin gespeicherte Instrument wird vom Hersteller vorgegeben. Gute Karten jedoch werden mit Speicher ausgestattet, der von eigens dazu entwickelten Programmen mit Instrumenten gefüllt werden kann. Die Belegung des Speichers kann jederzeit neu festgelegt werden.
Die Bezeichnung MIDI steht für Musical Instrument Digital Interface, also eine digitale Schnittstelle für Musikinstrumente. Die MIDI-Schnittstelle umfaßt sowohl eine Hardwarespezifikation für den Datenaustausch über eine Schnittstelle als auch die Befehlssyntax für die Ansteuerung der verschiedenen Klangerzeuger.
MIDI generiert im Gegensatz zur FM- und Wavetable-Synthese keine Klänge. Bei MIDI existieren nur Befehle, die bestimmen, welches Musikinstrument in welcher Tonlage wie lange spielen soll. Die Instrumente wurden dabei durchnumeriert.
Die Grunddaten des MIDI-Standards beinhalten die Datenübertragung über eine serielle Stromschleife, eine Übertragungsrate von 31.250 Bit pro Sekunde und einen Befehlssatz auf einer 8-Bit-Basis, also maximal 256 verschiedene Befehle.
Der General-MIDI-Standard geht sogar noch etwas weiter und besagt, daß ein General-MIDI-Instrument 24 Töne gleichzeitig in 16 verschiedenen Klangfarben erklingen lassen kann.
Der Digitale Signalprozessor (DSP) ist der Baustein, der analoge Signale, z. B. die eines Mikrofons, in digitale Signale umwandelt. Umgekehrt kann er natürlich auch die digital ankommenden Daten in analoge Signale verwandeln.
Der Mensch kann in der Regel Frequenzen zwischen 20 und 20.000 Hertz hören. Die Soundkarten der mittleren Preisklasse erreichen meist nur einen Frequenzgang von 20 Hz bis 18 kHz.
Die erste Soundblaster-Karte war eine 8-Bit-Karte. Sie konnte mit Hilfe des ersten DSP jeden Ton durch eine Kombination von 8 Bits darstellen. Bei einer Abtastfrequenz von 22 kHz in Mono entsprach das in etwa Telefonqualität.
Eine aktuelle 16-Bit-Karte kann mit einer Abtastfrequenz von 48 kHz in Stereo und 65.536 Kombinationsmöglichkeiten pro Wert (16 Bit) die Musikqualität einer CD erreichen.
Wenn ein Ton gesampelt, also digital aufgenommen werden soll, müssen Sie entscheiden, in welcher Qualität das Signal gespeichert werden soll. Ein Klang in CD-Qualität mit 44.100 Werten pro Sekunde in 16 Bit (entspricht zwei Byte) Tiefe und das Ganze mal zwei aufgrund des Stereoklangs entspricht 172 KB Musikdaten pro Sekunde.
Die neueren OPL4-Chips nutzen solche Treiber, um die MIDI-Befehle abzufangen und sie an den eigenen Prozessor umzuleiten. Der OPL4 besitzt bekanntlich seine eigenen Wavetables und braucht dazu keinen Aufsatz.
Da Soundkarten auf einen möglichst schnellen Datentransfer angewiesen sind und der Prozessor damit entlastet werden kann, nutzen sie ein oder zwei Kanäle. Dabei ist der DMA-Kanal 2 schon fest dem Diskettenlaufwerk zugeordnet und der Kanal 3 der ersten Festplatte. Die Kanäle 0, 1, 5, 6 und 7 sind in der Regel frei.
An der Soundkarte selber gibt es verschiedene Anschlüsse für MIDI, Joystick, Lautsprecher, Mikrofon oder HiFi-Anlagen.
Joystick/MIDI-Port
Der kombinierte MIDI/Joystick-Anschluss ist eine 15-polige Buchse. Da für die Ansteuerung eines Joysticks nur wenige Pins belegt werden, nutzen die Entwickler die freien Pins für die Übertragung der MIDI-Signale.
Die oft bezeichnete Mic-In-Buchse ist für ein Mikrofon bestimmt.
Über den Line-In-Eingang können externe Geräte wie CD-Player oder DAT-Recorder angeschlossen werden. Auch dieser Eingang verträgt nur unverstärkte Signale.
Die am Line-In-Anschluss ankommenden Signale werden ebenso wie die Signale des Mikrofons durch einen eingebauten Mixer geschickt, der die einzelnen Ein- und Ausgänge steuert.
Genau wie die Eingänge hat die Karte auch unterschiedliche Ausgänge. Zum einen gibt es die Line-Out-Buchse. Genau wie Line-In dient sie dem Anschluß externer HiFi-Geräte. Das unverstärkte Signal kann dann zu einem Verstärker gegeben und über die Lautsprecher einer Anlage abgespielt werden.
Bietet die Karte einen Speaker-Out-Ausgang an, handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach um einen verstärkten Ausgang. Die Soundkarte hat einen internen Verstärker von wenigen Watt. Es handelt sich dabei um ca. 2 bis 5 Watt Musikleistung pro Kanal.
Die umfangreicheren Angebote enthalten neben der Soundkarte und einigen Programmen auch einige externe Geräte, die an die Soundkarte angeschlossen werden. Natürlich gibt es auch dabei enorme Qualitätsunterschiede.
Ein im Lieferumfang enthaltenes Mikrofon finden Sie z. B. bei der Creative Soundblaster AWE 32, der Aztech WaveRider 32 Plus oder der Orchid SoundWave 32. Diese Mikrofone verdienen diese Bezeichnung noch zu Recht. Anschließen können Sie das Mikrofon über eine der Buchsen im Halteblech der Soundkarte.
Profi-Mikrofone benutzen im allgemeinen einen 6,3 mm Klinkenstecker. Die Soundkarten haben aber nur eine 3,5 mm Stereo- Buchse. Um ein solches Mikro anzuschließen, brauchen Sie also einen handelsüblichen Adapter.
Aktivlautsprecher haben einen eingebauten Verstärker, der die ankommenden Signale zuerst verstärkt und dann an die Membrane des Lautsprechers weitergibt. Die Bauart der Lautsprecher sagt oftmals auch genug über die Qualität aus. Macht die Box einen rappeligen und billigen Eindruck und ist sie dabei auch noch sehr leicht, dann ist es in den meisten Fällen auch keine gute Box!
Einsatzgebiet
Eingebauter Chipsatz
Anzahl der Bits (8, 16, )
Samplerate
Kompatibilität
Schnittstellen: SCSI
Joystick / MIDI
Line-In / Line-Out
Mikrofon
Widerstandsfähigkeit: Umgebungstemperatur
Luftfeuchtigkeit
Stöße
Software
Zubehör
Produktname: AWE64 Gold
Hersteller: CREATIVE LABS
Technische Daten:
Typ:Soundkarte
Funktionen:64-stimmige Soundkarte, Quasi-Standard
Bussystem: ISA
Technische Daten: Wave Synth/Guide, PnP, vergoldete Anschlüsse, 16 Bit Stereo Sampling, 4MB RAM (erweiterbar auf 8/12MB), MIDI.
Lieferumfang: Software für Win 3.11 und Win 95, Sequenzer Software, Audio/Wavetable Tools, Internet Tools, E-mu, GM-Bänke.
Besonderheiten: Stark verbreitet, wird von allen gängigen Programmen (Audio Tools, Spielen) unterstützt.
Verkaufspreis inkl. MwSt.: 2.990,- öS
Produktspezifikationen:
Wavetable-Synthese
E-mu Systems® EMU8000-Wavetable-Synthesizer
Engine für digitale Effekte wie Nachhall, Chorus, Flange und Verzögerung
32stimmige Polyphonie und Multi-Timbre-Fähigkeit
128 GM-/GS-kompatible Instrumente und 10 Schlagzeuge
16 MIDI-Kanäle
1 MB ROM mit integrierten Klangsamples
Creative WaveSynth/WG
Physikalische Modellierung mit Waveguide-Technologie und softwarebasierte WaveSynth-Musiksynthese für ausdrucksstarke und naturgetreue Musikwiedergabe
Zusätzliche 32stimmige Polyphonie und Multi-Timbre-Fähigkeit
Modernste Audiotechnologie
Herunterladbare SoundFont®-Samples ermöglichen das Hinzufügen neuer Klänge und Musikinstrumente
E-mu 3D Positional Audio für dreidimensionalen Klang (3D-Umgebung, die bei Anwendungen, die diesen Effekt unterstützen, für ein unbeschreibliches Audioerlebnis sorgt)
Die Creative 3D Stereo Enhancement-Technologie sorgt
auch bei einer herkömmlichen Konfiguration mit zwei Lautsprechern für räumlichen Klang.
Hardware-Beschleunigung von Microsoft® DirectSound-Spielen und -Anwendungen.
Speicher-Subsystem
4 MB integrierter RAM, der SoundFont-Banken und E-mu 3D Positional Audio unterstützt
Mit Speichermodulen erweiterbar bis 24 MB RAM
CD-Qualität, 16-Bit-Stereo Digital Audio
8- und 16-Bit-Mono- und Stereoaufnahme- und -wiedergabe
Auswählbare Samplingraten von 5 kHz bis 44,1 kHz
Vollduplex-Unterstützung ermöglicht die gleichzeitige Aufnahme und Wiedergabe für Internet-Kommunikations-Software
MIDI-Schnittstelle / Joystick-Schnittstelle
Integrierte 15polige MlDl-Schnittstelle (Kabel separat erhältlich)
Kompatibel mit Sound Blaster und MPU-401 UART-Modi
IBM®-kompatibler 15poliger Joystick-Port mit digitaler Unterstützung
Integrierte Anschlüsse
Line-Eingang
Mikrofoneingang
Line-Ausgang (RCA vergoldet - links und rechts)
20-Bit S/PDIF für die digitale Ausgabe
MPC-2 CD-Audio-Eingang
MIDI/Joystick-Anschluß
Mit den folgenden Standards kompatibel:
Windows 95
Windows NT
Windows 3.1
DOS 5.0 oder höher
General MIDI
MPC3
Plug-and-Play
Sound Blaster, Sound Blaster Pro, Sound Blaster 16 und Sound Blaster AWE32
Allgemeine Spezifikationen:
Rauschabstand: 90 dB
Gesamtklirrfaktor: Besser als 0,005% (A-gewichtet)
Frequenzgang: 15 Hz-50 kHz (+0/-1 dB)
S/PDIF-Ausgang: 20 Bit, 120 dB Aussteuerbereich
Umgebungstemperatur: -40-70° C (Lagerung), 10-50° C (Betrieb)
Relative Luftfeuchtigkeit: 30-95%, (Lagerung), 30-80% (Betrieb)
MTBF: >60.000 Stunden
Aufpralltest: Übersteht Aufprall aus 30 cm Höhe auf Beton (alle 6 Seiten)
Vibration: Sinusschwingung für x-, y- und z-Achse (Lagerung)
5-15 Hz: 0,76 mm (P-P)
5-25 Hz: 1,5 G
25-50 Hz: 0,15 mm (P-P)
50-100 Hz: 3 G
Jahr-2000-kompatibel
Spiele
Multimedia
Musik-Studio
Sprachein- / -ausgabe
Videokamera
Kabel zwischen Kamera und Videokarte
Videokarte
Rest des PCs, der die Bildbearbeitung vornimmt
Alle Komponenten hängen voneinander ab. Eine schlechte Kamera wird ein schlechtes Bild liefern, egal wie gut die restlichen Komponenten sind. Andererseits ist auch eine High-Quality-Kamera wertlos, wenn die Videokarte nur Bilder mit 160 * 120 Pixeln bearbeiten kann.
Videokameras besitzen heutzutage eine Fülle wie Optionen wie elektronische Bildstabilisierung, Autofocus, Autofocus, usw. Letztlich ist die Kameraqualität auf drei wesentliche Merkmale zurückführbar:
Das Objekt ist gut belichtet (Sache des Anwenders)
Die Kamera besitzt gute Linsen
Die Kamera hat eine hochwertige Bildelektronik für die Aufnahme
Die Linse fokusiert das Bild des Objekts auf einen Teil der Kamera, der zur Aufzeichnung dient. Obwohl die meisten Videos in analogen Formaten gespeichert und übertragen werden, wird das Bild anfänglich digital aufgezeichnet. Moderne Kameras zeichnen das Bild mit einem Chip auf, der Charge Coupled Device oder CCD genannt wird.
Arbeitsweise:
Ein CCD-Chip ist ein Speicherchip, der kein Gehäuse besitzt, sondern nur eine Reihe von Speicherzellen aufweist. Die Kameraelektronik lädt alle diese Speicherzellen auf, die dann dem durch die Linsen einfallenden Licht ausgesetzt werden. Das Licht wiederum hat Auswirkungen darauf, wie viele Daten in den Speicherzellen zurückbehalten werden, so dass anschließend die kameraelektronik durch Auslesen der verschiedenen Speicherzellenbereiche herausfinden kann, auf welchen Teilen des Bildes wie viel Licht gelegen hat.
CCDs unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Größe, die über die Anzahl der Pixel gemessen wird, die sie erkennen können. Die Gesamtzahl der Pixel in dem CCD einer Kamera reicht von 250.000 bis 570.000. Um die Farbinformationen zu speichern, wird das Licht von den Linsen durch eine Streifenmaske geschickt, die einen Farbfilter darstellt. Jedes komplette Farbpixel wird dann durch drei der Pixel des CCD-Chips zusammengesetzt.
Um auf die wahre Auflösung zu kommen, muss man die Auflösung durch drei Teilen (wegen den Farben) und dann die Quadratwurzel ziehen (wegen CCD-Chip quadratisch ist).
Ein gängiges CCD mit 270.000 Elementen hat 90.000 Farbpixel (270.000 / 3) und eine Auflösung von 300 * 300 (Wurzel von 90.000).
Bessere Kameras sind dagegen mit der Schnittstelle Super-VHS ausgerüstet, die auch als S-VSH bzw. Y/C-Schnittstelle bekannt ist. Dabei ist die Auflösung viel besser als bei normalen VHS-Kameras.
Wenn die Bildinformationen in der Kamera sind, müssen sie irgendwie in das Videobearbeitungssystem kommen. Darum besitzen die meisten Kameras folgende Ausgänge:
RF-Ausgang (RF = Radiofrequenz), der direkt an den Antennnenausgang des Fernsehers passt. Meist wird diese Schnittstelle aber nicht unterstützt.
Composite oder Video Interface: Ist eine der gängigen Schnittstellen auf der Videokarte und stellt die Minimalschnittstelle für den Anschluss einer Videoquelle an die Videokarte dar.
Super VHS oder Y/C-Schnittstelle: Dies ist die vorzuziehende Schnittstelle zwischen Videoquelle und Videokarte.
Man sollte grundsätzlich nur gute Kabel verwenden. Die mit der Videoquelle mitgelieferten Kabel bieten nicht den Rauschwiderstand, den die besseren Kabel bieten können. Zu diesen (besseren) Kabeln gehören Composite- und S-VHS bzw. Y/C-Kabel.
Das Kabel sollte auch möglichst kurz gehalten werden, denn je kürzer das Kabel ist, um so weniger Signalverlust entsteht.
Videokarte ist in der Lage, Videobilder entgegenzunehmen und aufzuzeichnen. Die Videokarten unterscheiden sich in folgender Hinsicht:
Manche Videokarten unterstützen Overlay, womit ein Leistungsmerkmal gemeint ist, welches erlaubt, Videos in Echtzeit in einem Bildschirmfenster zu sehen.
Die meisten Videokarten besitzen eine eingebaute Echtzeitkompression für die Daten.
Manche Videokarten können kein bewegten Sequenzen speichern, sondern sind nur zur Bearbeitung von Einzelbildern in der Lage
Die meisten Videokarten besitzen sowohl einen Composite- als auch einen Y/C-Stecker.
Wie sonst auch verlangt hier eine schnellere Karte eine schnellere Busschnittstelle. Alle Videokarten mit Ausnahme einiger Micro-Channel-Typen sind ISA-Karten.
Die Videokarte sollte bewegte Bilder auch dann bearbeiten können, wenn man nur Einzelbilder benötigt.
Integrierte Soundfähigkeiten
Echtzeitkompression
Overlay oder Preview (Overlay = Videokarte zeigt Videosignal an, so wie es die Karte erreicht. Preview = Videokarte zeigt das gerade bearbeitete Bild an, auf Farben der Grafikkarte beschränkt.)
Memory Overlays (eigener RAM)
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