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Aufbau

Basis einer Audiosignal-Verarbeitung im PC ist ein A/D-Wandler, der analoge Audiosignale am Eingang digitalisiert, und ein D/A-Wandler, der digitale Audiosignale am Ausgang in analoge Audiosignale umwandelt. Beide Wandler sind oft auf demselben Chip integriert.

Ein- und Ausgänge

Ein- und Ausgänge existieren in unterschiedlichen Ausführungen: Analog, digital oder via MIDI.

Analog

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Während bei Consumerkarten in der Regel die Klinkenbuchsen für das Weiterleiten von Stereosignalen ausgelegt sind, wird bei professionellen Karten pro Klinkenbuchse nur ein Mono-Signal in symmetrischer Übertragungstechnik weitergeleitet.

Digital

Soundkarten können auch digitale Ein-/Ausgänge in optischer oder koaxialer Form im S/PDIF-Format oder im AES/EBU-Format als XLR-Stecker besitzen.

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MIDI und Gameport

Manche Soundkarten enthalten auch einen Gameport, meist mit Midi-Trio auf derselben Buchse. Die Datenübertragung über den Gameport funktioniert bei Verwendung als Gamecontroller (z. B. Joysticks oder Gamepads) analog, bei Verwendung als MIDI-Anschluss digital. Früher war dieser Gameport auf fast allen Soundkarten vorhanden, bei den meisten modernen Soundkarten wird darauf verzichtet, da neuere Gamecontroller in der Regel über die USB-Schnittstelle an den Computer angeschlossen werden und Windows ab Vista den Gameport nicht mehr unterstützt.

USB und Firewire

Gute Tonqualität ermöglichen auch viele externe Audiointerfaces, die via USB oder FireWire mit dem Computer verbunden werden. Gute Geräte dieser Art bieten oft auch hochwertige Mikrofonvorverstärker, einen Hardwaremixer und teilweise mehr als acht parallel nutzbare Audioeingänge sowie meist einen S/PDIF-Anschluss für die Synchronisation mit einer weiteren Soundkarte.

Anschlusserweiterungen

Dem begrenzten Platz auf einem Slotblech wird bei manchen Modellen mit zusätzlichen Kabelpeitschen (einem speziellen Kabel mit vielen Anschlussmöglichkeiten, das den Joystick-Port belegt) oder einer „Breakout Box“ (einem Zusatzmodul in Form eines Einschubs für einen 5,25″-Schacht oder eines externen Gehäuses) begegnet.

Manchmal wird auch eine zusätzliche Slotblende verwendet, die im Gehäuseinneren mittels eines Kabels mit Anschlüssen auf der Soundkarte verbunden wird.

Klassifizierung

Qualitativ unterscheiden sich Wandlerkarten durch die mögliche Bit-Auflösung (Wortbreite, 8 Bit, 16 Bit oder 24 Bit), maximale Abtastrate (z. B. 22, 44, 96 oder 192 kHz), Rauschverhalten, Frequenzgang, Abschirmung gegen rechnerinterne Störsignale und die maximale Anzahl der Kanäle.

Viele Soundkarten unterstützen verschiedene Soundausgabestandards wie EAX, DTS-ES, oder ASIO. Normale heutige Soundkarten verfügen zudem im Gegensatz zu den Onboard-Varianten über einen Beschleunigerchip, der der CPU einiges an Rechenarbeit abnimmt. Einige Billig-Soundkarten verzichten jedoch darauf.

Consumerkarten

Bis etwa Ende der 1990er Jahre enthielten diese Karten oft noch einen FM-Synthesizer-Chip, der das Abspielen von elektronischer Musik durch Klangsynthese und ohne die Nutzung von Samples (digitalisierten Klängen) ermöglichte, was Rechenbedarf und Speicherverbrauch stark verringerte, aber auch weniger flexibel war als die Sample-basierte Wiedergabe. Der nächste die Klangqualität verbessernde Schritt war die Implementierung einer einheitlichen Schnittstelle zur Erweiterung der Soundkarte mittels Wavetable. Aufgrund stetig steigender Rechenleistung und Speichergröße erfolgt die FM- oder Wavetable-Synthese heute softwareseitig mittels Software-Synthesizern. Dadurch wurden FM-Synthesizer-Chip wie auch Wavetable-Erweiterungs-Option weitestgehend unnötig.

Professionelle Karten

Professionelle Karten, die in Tonstudios und DAWs zum Einsatz kommen, werden auch als Recordingkarten bezeichnet. Solche Karten können zumeist mehrere Kanäle getrennt aufnehmen, was beispielsweise bei Schlagzeugaufnahmen oder Aufnahmen von mehreren Musikern bzw. Schallquellen gleichzeitig sinnvoll ist. Sie können grundsätzlich full-duplex arbeiten, also gleichzeitig wiedergeben und aufnehmen. Außerdem werden höherwertige A/D- und D/A-Wandler verwendet als bei Consumer-Soundkarten. Die Qualität des aufgenommenen Signals steht in diesem Marktsegment im Vordergrund; der auf Consumer-Soundkarten übliche Gameport für den Anschluss eines Joysticks ist bei professionellen Karten nicht vorhanden.

Häufig existiert neben analogen und digitalen Ein- und Ausgängen auch eine mehrkanalige digitale Audioschnittstelle im ADAT- oder (seltener) TDIF-Format, über die man die Karte mit externen Wandlern und digitalen Mischpulten verbinden kann. Zur Vermeidung von Störgeräuschen durch die elektromagnetischen Felder im Inneren des Rechners werden die A/D- und D/A-Wandler bei professionellen Geräten häufig in externen Gehäusen („Breakout Box“) untergebracht. Einige Modelle (so zum Beispiel das im professionellen Bereich weit verbreitete Pro Tools/TDM-System) verfügen außerdem über DSP-Chips, die den Hauptprozessor des Rechners bei der Verarbeitung der Audiosignale unterstützen.

Onboard Soundchip

Erste Versuche auf ia32-kompatiblen Hauptplatinen einen Soundchip zu integrieren wurden Ende der 1990er Jahre unternommen. Dabei handelt es sich um Hauptplatinen mit dem Super-Sockel 7 für AMD K6-2 Prozessoren oder dem Slot 1 für Intel Pentium-II Prozessoren. Bei diesen Soundchips handelt es sich logisch um ISA-PnP-Geräte, deren Konfiguration sich mitunter problematisch gestaltet. Die Funktionalität dieser ersten Soundchips beschränkt sich auf Stereo-Audiowiedergabe und Eingänge für Hochpegel und Mikrofon, wobei insbesondere der Mikrofoneingang oft wegen starker Störeinstrahlungen praktisch nicht nutzbar ist. Die Aufnahme- und Wiedergabequalität kann maximal auf „Stereo 44,1 kHz 16-Bit“ eingestellt werden. Außerdem wird eine MIDI-/Gameport-Schnittstelle bereitgestellt. Ungefähr seit dem Jahr 2000 werden die grundlegenden Funktionen von Soundkarten zunehmend häufig durch einen Soundchip auf dem Hauptplatine bereitgestellt. Bei diesen Soundchips handelt es sich logisch um PCI-Geräte, was die Konfiguration gegenüber der ISA-PnP-Variante meist etwas vereinfacht. Anfangs boten diese PCI-Soundchips nicht mehr Funktionalität als die ISA-PnP-Variante. Mit der Zeit wurden aber weitere Funktionen hinzugefügt und auch der Signal-Rausch-Abstand verbessert. Aktuell finden sich auf den Hauptplatinen meist Soundchips, die 7.1-Audiowiedergabe und Eingänge für S/PDIF, Hochpegel und Mikrofon bieten. Die früher übliche MIDI-/Gameport-Schnittstelle ist hingegen weggefallen.

Hersteller (Auswahl)

* VIA Technologies

* Yamaha

Weblinks

* Stefan Göhler: [http://www.crossfire-designs.de/index.php?lang=de&what=articles&name=showarticle.htm&article=soundcards&page=1 Phonomenal!] ... ein Rückblick auf die Soundkartengeschichte, 1981 bis 1995 mit [http://www.crossfire-designs.de/index.php?lang=de&what=articles&name=showarticle.htm&article=soundcards&page=13 Tonbeispielen], auf crossfire-designs.de (2004)

Einzelnachweise

Kategorie:Klangsynthese

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