サウンドカードのしくみ

サウンドカードが発明される前は、PCは1つの音（ビープ音）を鳴らすことができました。コンピューターはビープ音の周波数と持続時間を変更できましたが、音量を変更したり、他の音を鳴らしたりすることはできませんでした。

最初、ビープ音は主に信号または警告として機能しました。その後、開発者は、さまざまなピッチと長さのビープ音を使用して、初期のPCゲーム用の音楽を作成しました。この音楽は特に現実的ではありませんでした。CrossfireDesignsでこれらのサウンドトラックのいくつかからサンプルを聞くことができます。

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幸いなことに、コンピュータのサウンド機能は1980年代に大幅に向上し、いくつかのメーカーがサウンドの制御専用のアドオンカードを発表しました。現在、サウンドカードを搭載したコンピューターは、ビープ音だけでなく、はるかに多くのことを実行できます。ゲーム用の3Dオーディオ、またはDVD用のサラウンドサウンド再生を生成できます。また、外部ソースからのサウンドをキャプチャして録音することもできます。

この記事では、サウンドカードを使用して、コンピューターで実際の高品質のサウンドを作成および録音する方法を学習します。

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コンテンツ

1. アナログ対デジタル
2. ADCとDAC
3. その他のサウンドカードコンポーネント
4. サウンドコントロールの他のオプション

音とコンピューターのデータは根本的に異なります。音はアナログです-それらは物質を伝わる波でできています。これらの波が鼓膜を物理的に振動させると、人々は音を聞きます。ただし、コンピューターは、0と1を表す電気インパルスを使用してデジタル通信します。同様に、グラフィックカード、サウンドカードは、コンピュータのデジタル情報と外の世界のアナログ情報の間の変換を行います。

音は、空気や水などの媒体を伝わる波でできています。

最も基本的なサウンドカードは、アナログ情報とデジタル情報を変換するために4つのコンポーネントを使用するプリント回路基板です。

一部のサウンドカードは、ADCとDACを分離する代わりに、コーデックとも呼ばれるコーダー/デコーダーチップを使用しており、両方の機能を実行します。

次のセクションでは、サウンドカードで行われるアナログからデジタルへの変換とデジタルからアナログへの変換について説明します。

X-Fi

サウンドカード技術の最新の進歩の一つは、またはエクストリームフィデリティのSoundBlasterメーカーから、クリエイティブ。特徴：

• 「アクティブモーダルアーキテクチャ」は、ゲーム、レジャー、音楽制作のためのさまざまなサウンドオプションを人々に提供します
• 5100万個のトランジスタを備えたデジタルシグナルプロセッサ（DSP）
• それぞれが特定のサウンド操作を実行する複数の処理エンジン
• 24ビット晶析装置16ビットに固有の音質の損失のいくつかの逆転、CDの記録を

ExtremeTechには、の機能を詳しく説明した包括的な記事があります。

コンピューターを使用して自分の会話を録音することを想像してみてください。まず、サウンドカードに接続したマイクに向かって話します。ADCは、音声のアナログ波をコンピューターが理解できるデジタルデータに変換します。これを行うために、それは頻繁な間隔で波の正確な測定を行うことによって音をサンプリングまたはデジタル化します。

サンプリングレートと呼ばれる1秒あたりの測定数は、kHzで測定されます。カードのサンプリングレートが速いほど、再構築された波はより正確になります。

スピーカーから録音を再生する場合、DACは同じ基本手順を逆に実行します。正確な測定と高速なサンプリングレートにより、復元されたアナログ信号は元の音波とほぼ同じになります。

ただし、サンプリングレートが高い場合でも、音質がいくらか低下します。ワイヤーを介して音を動かす物理的プロセスも歪みを引き起こす可能性があります。メーカーは、この音質の低下を説明するために2つの測定値を使用しています。

THDとSNRの両方で、値が小さいほど品質が高いことを示します。一部のカードはデジタル入力もサポートしているため、アナログ形式に変換せずにデジタル録音を保存できます。

次に、サウンドカードに一般的に見られる他のコンポーネントとその機能について説明します。

音作りの方法

コンピューターとサウンドカードは、いくつかの方法を使用してサウンドを作成できます。1つは周波数変調（FM）合成で、コンピューターが複数の音波を重ね合わせて、より複雑な波形を作成します。もう1つはウェーブテーブルシンセシスです。これは、実際の楽器のサンプルを使用して音楽の音を複製します。ウェーブテーブルシンセシスでは、同じ楽器の複数のサンプルを異なるピッチで演奏して、よりリアルなサウンドを提供することがよくあります。一般に、ウェーブテーブルシンセシスはFMシンセシスよりも正確なサウンドの再生を作成します。

サウンド処理に必要な基本コンポーネントに加えて、多くのサウンドカードには、次のような追加のハードウェアまたは入出力接続が含まれています。

デジタルシグナルプロセッサ（DSP）：グラフィックスプロセッシングユニット（GPU）と同様に、DSPは特殊なマイクロプロセッサです。アナログおよびデジタル変換の計算を実行することにより、コンピューターのCPUからワークロードの一部を取り除きます。 DSPは、複数のサウンドまたはチャネルを同時に処理できます。独自のDSPを持たないサウンドカードは、CPUを使用して処理します。メモリ：グラフィックカードと同様に、サウンドカードは独自のメモリを使用してより高速なデータ処理を提供できます。入力と出力の接続：ほとんどのサウンドカードには、少なくともマイクとスピーカーの接続があります。いくつかは非常に多くの入力および出力接続を含んでいるので、それらを収容するためにドライブベイの1つに取り付けられることが多いブレイクアウトボックスがあります。これらの接続には次のものが含まれます。

ゲームデザイナーは、3Dサウンドを使用して、ゲーム内のプレーヤーの位置に基づいて変化するペースの速いダイナミックなサウンドを提供します。このテクノロジーは、さまざまな方向からの音を使用することに加えて、障害物の周りまたは障害物を通過する音をリアルに再現することを可能にします。サラウンドサウンドも複数の方向からのサウンドを使用しますが、リスナーのアクションに基づいてサウンドが変化することはありません。サラウンドサウンドは、ホームシアターシステムでは一般的です。

グラフィックカードと同様に、サウンドカードはソフトウェアを使用して、アプリケーションやコンピュータの他の部分との通信を支援します。このソフトウェアには、カードがオペレーティングシステムと通信できるようにするカードのドライバが含まれています。また、ソフトウェアがカードとの通信を容易にする一連のルールまたは標準であるアプリケーションプログラムインターフェイス（API）も含まれています。最も一般的なAPIは次のとおりです。

3DとサラウンドサウンドおよびドライバーとAPI

ゲームデザイナーは、3Dサウンドを使用して、ゲーム内のプレーヤーの位置に基づいて変化するペースの速いダイナミックなサウンドを提供します。このテクノロジーは、さまざまな方向からの音を使用することに加えて、障害物の周りまたは障害物を通過する音をリアルに再現することを可能にします。サラウンドサウンドも複数の方向からのサウンドを使用しますが、リスナーのアクションに基づいてサウンドが変化することはありません。サラウンドサウンドは、ホームシアターシステムでは一般的です。

グラフィックカードと同様に、サウンドカードはソフトウェアを使用して、アプリケーションやコンピュータの他の部分との通信を支援します。このソフトウェアには、カードがオペレーティングシステムと通信できるようにするカードのドライバが含まれています。また、ソフトウェアがカードとの通信を容易にする一連のルールまたは標準であるアプリケーションプログラムインターフェイス（API）も含まれています。最も一般的なAPIは次のとおりです。

• Microsoft：DirectSound
• クリエイティブ：Environmental Audio Extensions（EAX）とOpen AL
• センサウラ：MacroFX
• QSoundラボ：QSound

すべてのコンピューターにサウンドカードがあるわけではありません。一部のマザーボードは、代わりに統合オーディオサポートを備えています。独自のDSPを備えたマザーボードは、複数のデータストリームを処理できます。また、3Dポジショナルおよびドルビーサラウンドサウンドもサポートする場合があります。ただし、これらの機能にもかかわらず、ほとんどのレビューアは、個別のサウンドカードがより良いオーディオ品質を提供することに同意しています。

ラップトップは通常、マザーボードまたは小さなサウンドカードに統合されたサウンド機能を備えています。ただし、スペースと温度の制御を考慮すると、最上位の内部カードは実用的ではありません。したがって、ラップトップユーザーは、USBまたはFireWire接続を使用する外部サウンドコントローラーを購入できます。これらの外部モジュールは、ラップトップの音質を大幅に向上させることができます。

サウンドカードと関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

サウンドカードの購入

クリアで高品質なサウンドを提供するサウンドカードの機能には、さまざまな要因が影響します。サウンドカードを購入するときは、次の点に注意してください。

• ビット単位で測定されたADCおよびDACデータ容量
• 信号対雑音比（SNR）と全高調波歪み（THD）
• 周波数応答、またはカードがさまざまな周波数でサウンドを再生できる音量
• サンプリングレート
• 5.1または7.1サラウンドサウンドなどの出力チャネル
• サポートされているアプリケーションプログラミングインターフェイス（API）
• ドルビーマスターとTHXを含む認証

最高級のサウンドカードに投資する人は誰でも、高品質のスピーカーを持っている必要があります。最高のサウンドカードでさえ、スピーカーの品質の悪さを補うことはできません。

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