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2. サウンドカードに採用されている技術

この章では、今後この文書で使用する概念の理解を助けるために、 コンピュータのオーディオ技術についてのごく簡単な説明を行ないます。 もっと詳しいことを知りたい方は、ディジタルオーディオまたはディジタル信号処理に 関する書籍を参照して下さい。

音はアナログです。つまり、連続した範囲中の いかなる値をも取ることができるということです。 一方、コンピュータはディジタルです。つまり、離散的な値を扱うことが 得意です。サウンドカードは、アナログ・ディジタル・コンバーター (A/D または ADC)というデバイスを使って、アナログサウンド波形に対応した電圧を ディジタル値に変換し、メモリにストアできるようにします。 同様に、ディジタル・アナログ・コンバーター(D/A または DAC)という デバイスによって、ディジタル値がアナログ信号に変換され、 このアナログ信号がスピーカーを駆動してサウンドが発生します。

アナログからディジタルへの変換プロセスはサンプリングと呼ばれますが、 この際多少の誤差が生じることは避けられません。 サンプリングされた信号が元の信号をどれだけ忠実に表現しているかということを 決定する、二つの重要な要素があります。 一つはサンプリングレートで、これは単位時間あたりに行なわれる サンプリングの回数のことです(普通、サンプル/秒、またはヘルツを単位として 表されます)。 サンプリングレートが低いと、元のアナログ信号を忠実に再現することができません。 もう一つはサンプリングサイズ、つまりひとつひとつのサンプルを表現する 値の範囲で、普通ビットを単位として表されます。 サンプリングサイズが大きいほど、デジタル化された信号は正確になります。

サウンドカードは通常、8ビットまたは16ビットで、一秒当たりおよそ 4000 から 44,000 回のサンプリングを行ないます。サンプリングは1チャンネル(モノラル) のこともあれば、2チャンネル(ステレオ)のこともあります。

FM 音源は、サウンドを生成するために古くから使われている技術で、 異なる波形(例えば正弦波、三角波、矩形波など)を合成することでサウンドを 生成します。 FM 音源は D/A 変換に比べてハードウエアによる実現が容易ですが、プログラムが 困難で柔軟性に欠けるという欠点があります。 多くのサウンドカードは、過去の互換性のために FM 音源を用意しています。 普通、複数の独立したジェネレータ(ボイスとも呼ばれます)が使えます。

ウェーブテーブル音源は、D/A 変換のように柔軟で、FM 音源と同じように 複数チャネルを使用できる技術で、ディジタイズされた音声を専用のメモリに ダウンロードし、ほとんど CPU に負荷をかけることなく再生、合成、変更を 可能にするものです。 最新のサウンドカードはすべてウェーブテーブルをサポートしています。

ほとんどのカードはミキサー、つまり複数の入力源からの信号を混合して それぞれの増幅度を制御する機能を持っています。

MIDIとはMusical Instrument Digital Interface(楽器ディジタル インターフェース)の略で、楽器どうしが互いに通信するためのハードウェアと ソフトウェアプロトコルの規格です。MIDI バス上に送信されたイベントを MIDI ファイルとして保存して、後で編集したり再生することもできます。 多くのサウンドカードは MIDI インターフェースを持っていますし、 インターフェースがないサウンドカードでもボード上の機能を使って MIDI ファイルを再生することは可能です。

MODファイルは、コンピュータで生成された楽曲の共通フォーマットの 一つです。 音符に関する情報の他に、ディジタイズされた楽器(または声)のサンプリング データが含まれています。 MOD ファイルは最初 Amiga コンピュータで使われはじめたものですが、 適当なソフトウェアを用いれば Linux など他のシステムでも再生することができます。


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