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Referat - Soundkarte IT-Systemkaufmann 1. Lehrjahr Hausarbeit


Dieses Referat wurde vom Mitglied Son Goku SSJ 5 veröffenlicht. Pausenhof.de ist für die Inhalte der Veröffentlichungen der Mitglieder nicht verantwortlich.





Soundkarten und die Anschlüsse
 
von Dragan Leifeld
 
 
*bild*
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Inhaltsverzeichnis
 
Seite 1:        Deckblatt
Seite 2:        Inhaltsverzeichnis
Seite 3:        Einstieg
Seite 4:        Fortsetzung zum Einstieg
Seite 5:        Beschreibung des AD-Wandlers
Seite 6:        Funktion der Abtastrate
Seite 7:        Klinkenstecker
Seite 8:        Cinch
Seite 9:        S/PDIF-Stecker, AES/EBU-Stecker und XLR-Stecker
Seite 10:     EAX, DTS, ASIO
Seite 11:     MIDI
Seite 12:     Quellen
 
 
  
Einstieg
 
Eine Soundkarte ist ein Teil der Hardware eines Computers. Die Soundkarte verarbeitet akustische Signale analog und digital. Der Anschluss erfolgt intern über den PCI-Bus oder extern über die USB-, im professionellen Bereich auch über die FireWire-Schnittstelle.
Aufgaben der Soundkarten sind:
·        Aufzeichnung von Tonsignalen
·        Synthese von Tonsignalen
·        Mischung und Bearbeitung von Tonsignalen
·        Wiedergabe von Tonsignalen
 
Soundkarten wurden im PC-Bereich ab ca. 1989/90 populär, als mit den AdLib und Soundblaster-Karten sich erstmals ein über den simplen PC Speaker (den eingebauten Lautsprecher) hinausgehender Standard entwickelte. Holten die ersten Modelle noch die bereits im Heimcomputer-Bereich vollzogene Entwicklung im PC-Bereich nach, so gingen die klanglichen Fähigkeiten der PC-Soundkarten bald über die der Heimcomputer hinaus. Dies war ein wesentlicher Faktor beim Zusammenbruch des Heimcomputer-Marktes und der Übernahme der Marktposition „Spielcomputer“ durch die vorher fast nur als Bürorechner dienenden PCs.
Basis einer Soundkarte ist heute ein A/D-Wandler-Chip, welcher analoge Audiosignale am Eingang der Soundkarte digitalisiert und digitale Audiosignale am Ausgang der Soundkarte wieder in analoge Audiosignale umwandelt.
Ein- und Ausgänge existieren in unterschiedlichen Ausführungen: Es gibt analoge Ein-/Ausgänge in Form von Klinkensteckern oder Cinchbuchsen, aber auch digitale in optischer oder coaxialer Form im S/PDIF-Format oder im AES/EBU-Format als XLR-Stecker.
Qualitativ unterscheiden sich Wandlerkarten durch die mögliche Bit-Auflösung Wortbreite (z.B. 16 bit oder 24 bit), maximale Abtastrate (z.B. 44, 96 oder 192 kHz), Rauschverhalten, Frequenzgang und der maximalen Anzahl der Kanäle.
Zudem unterstützen viele Soundkarten verschiedene Soundausgabecodes wie EAX, DTS-ES, oder ASIO. Normale Soundkarten verfügen zudem im gegensatz zu den Onboard-Varianten über einen Beschleunigerchip, der der CPU einiges an Rechenleistung abnimmt.
Professionelle Karten, mit der Möglichkeit zur Aufnahme, werden auch als Recordingkarte bezeichnet. Mit diesen hat man häufig auch die Möglichkeit, mehrere Kanäle getrennt aufzunehmen, was beispielsweise bei Schlagzeugaufnahmen sinnvoll ist.
 
 
Ferner können professionelle Wandlerkarten full-duplex arbeiten, d.h. gleichzeitig wiedergeben und aufnehmen.
Meist ist auf Soundkarten auch noch eine MIDI-Schnittstelle und ein so genannter Gameport für den Anschluss eines Joysticks vorhanden. Bis etwa Ende der 1990er Jahre enthielten die Karten oft auch noch einen FM-Synthesizer-Chip, der das Abspielen von elektronischer Musik durch Klangsynthese und ohne die Nutzung von Samples (digitalisierten Klängen) ermöglichte. Der nächste die Klangqualität verbessernde Schritt war die Implementierung einer einheitlichen Schnittstelle zur Erweiterung der Soundkarte mittels Wavetable. Auf Grund stetig steigender Rechenleistung wurden jedoch sowohl FM-Synthesizer-Chip als auch Wavetable-Erweiterungs-Option schließlich unnötig.
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 Break-Out-Box (einem Zusatzmodul in Form eines Einschubs für einen 5 ¼-Zoll-Schacht) begegnet.
Soundkarten können auch in das Mainboard integriert werden. Außerdem gibt es externe Soundmodule. Diese haben den Vorteil, dass sie den störenden elektromagnetischen Feldern im Innern des Rechnergehäuses entzogen sind.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler, in Engl.: ADC  (Analog-to-Digital-Converter))
 
Er wandelt nach unterschiedlichen Methoden analoge Eingangssignale in digitale Daten bzw. einen Datenstrom um, die dann weiterverarbeitet oder gespeichert werden können. Sein Gegenstück ist der Digital-Analog-Wandler oder DAC. Der ADW quantisiert ein kontinuierliches Spannungssignal sowohl in der Zeit als auch in der Amplitude. Jedes Signal ist dadurch nach der Wandlung treppenförmig, vergleichbar mit einem Notenblatt. Die Hauptparameter eines ADWs sind seine Auflösung in Bits und seine Wandlungsgeschwindigkeit, wovon die maximale Wandlungsrate abhängt. Die Auflösung stellt gleichzeitig die Genauigkeitsgrenze für die Umwandlung dar. Die nutzbare Genauigkeit wird durch Nichtlinearitäten im analogen Schaltungsteil des ADWs verringert. Die Wandlungsgeschwindigkeit ist meist konstant, kann aber bei speziellen Wandlertypen vom Wert der anliegenden Spannung abhängen.
Hier eine Zeichnung um den Vorgang des ADWs sichtbar zu verstehen im „Sägezahnverfahren“





 
 
*zeichnung*
 
Beim Sägezahnverfahren wird ein Kondensator mit einem zur Eingangsspannung Ue umgekehrt proportionalen Strom aufgeladen. Die Spannung Uc am Kondensator, die mit der Zeit linear zunimmt wird mit einer Referenzspannung U0 verglichen. Solange Uc < Ue ist, wird ein Zähler mit einem Taktsignal hochgezählt. Erreicht die Kondensatorspannung den Wert der Eingangsspannung, wird der Zähler angehalten und ausgelesen und der Kondensator durch Kurzschließen entladen. Je höher die Eingangsspannung ist umso länger dauert es bis der Kondensator die Referenzspannung erreicht und umso höher ist der Wert des Zählers.
Die Wandlungszeit bei diesem ADW ist abhängig von der Eingangsspannung. Zeitlich schnell veränderliche Signale können mit diesem Typ nicht korrekt gewandelt werden. Wandler nach dem Sägezahnverfahren sind sehr ungenau und werden z.B. in Spielkonsolen eingesetzt um die Stellung eines Potentiometers, das durch einen Joystick oder ein Lenkrad bewegt wird zu digitalisieren.

 
 

Funktion der Abtastrate
 
Mit Abtastrate, auch Samplingfrequenz oder Samplingrate, bezeichnet man in der Signalverarbeitung und ihren Anwendungen den Kehrwert des Abtastintervalls.
Unter Abtasten mit einer bestimmten Abtastrate versteht man das Bilden einer Zahlenfolge durch fortlaufendes Entnehmen von Signalwerten aus einem Signal. Der Abstand zwischen den Abtastzeitpunkten ist das Abtastintervall.
Es wird dadurch aus einem zeitkontinuierlichen ein zeitdiskretes Signal gewonnen.
Gleichzeitig mit der Abtastung erfolgt häufig eine Quantisierung, zum Beispiel durch einen Analog-Digital-Wandler.
Um ein beliebiges stetiges Signal aus seinen Abtastwerten rekonstruieren zu können (ohne weitere Kenntnisse des Signals zu verwenden), muss es bandbegrenzt sein mit einer maximalen Frequenz (Abtasttheorem). Anders formuliert: Die Abtastfrequenz muss mehr als das Doppelte der Signalbandbreite betragen. Wird diese Bedingung verletzt, kommt es zu Aliasing (sind durch die Nichtbeachtung des Abtasttheorems auftretende Fehler beim Abtasten von Signalen).
Die Abtastrate wird üblicherweise in Hertz angegeben.
Die gängige Samplingfrequenz zum Beispiel bei digitalen Audiodaten beträgt 44,1 kHz (HiFi-Qualität). Audio-CDs verwenden diese Samplingfrequenz von 44,1 kHz, was auch für die höchsten hörbaren Töne von 20 kHz ausreichend ist. Bei Audio-DVDs werden teilweise sogar noch höhere Abtastraten verwendet.
 





 
 






Klinkenstecker
 
Klinkenstecker sind weit verbreitete Steckverbinder zur Übertragung von Audiosignalen. Sie sind beispielsweise an Kopfhörern zu finden.
Der Name ist vermutlich von Klinke im Sinne von "Hebel, der die Weiterbewegung eines Maschinenteils hemmen soll" abgeleitet und bezieht sich auf das für diesen Stecker typische Einrasten des Steckers an der Kontaktfeder für das Nutzsignal. Andere Steckverbinder nutzen stattdessen Verschraubungen, Verriegelungen, Halteklammern oder Federn an der Abschirmung, die Kontaktfedern werden üblicherweise nicht zur mechanischen Sicherung der Steckverbindung benutzt.
*bild*
Klinkenstecker werden in verschiedenen Größen, die sich auf den Durchmesser beziehen, hergestellt:

2.5 mm (selten), für besonders kleine Geräte verwendet, z.B Headsets für Mobiltelefone.
3.5 mm, meistens an portablen Geräten (z.B. Walkman, MP3-Player) oder Soundkarten (auch bekannt als Miniklinke)
6.3 mm, an Stereoanlagen und den meisten anderen nicht portablen Geräten. Für den professionellen Einsatz (Studio/Bühne...) wird ausschließlich diese Größe verwendet.
Die "krummen" Größen gehen auf amerikanische Zoll-Maße zurück:
6,35 mm = 1/4 Zoll, 3,5 mm = 1/8 Zoll,
2,5 mm = 1/10 Zoll.
Diese Steckverbindung gibt es in Ausführungen mit null (optisch), zwei (Mono), drei (Stereo) und vier (Stereo + Zusatz) Kontakten.
Mono-Stecker
 
*zeichnung*
Der Mono-Stecker führt an der Spitze das Signal und am hinteren Teil, der Hülse, die Abschirmung und Rückleitung ("Masse").
*bild*
Cinch
Cinch (RCA) bezeichnet genormte Steckverbinder zur Übertragung von elektrischen Signalen, die an Koaxialkabeln verwendet werden.
Dieser Steckertyp wurde im Amerika schon seit den 40er Jahren zunehmend verwendet, als hierzulande noch Bananenstecker oder DIN-Stecker (Würfelstecker, Tuchelstecker u.a.) üblich waren.
*bild chinch-stecker*
Die internationale Bezeichnung lautet RCA jack, da die Steckverbindung seinerzeit von der Radio Corporation of America (RCA) entwickelt wurde. Aber auch phono jack oder phono plug ist vom Plattenspieleranschluss her in USA dafür üblich.
In Deutschland ist Cinch die übliche Bezeichnung. Dieser Name könnte auf das US-Unternehmen Cinch Connectors zurückgehen, das diesen Stecker/Buchsentyp damals hauptsächlich produziert haben soll. Die Firma selbst erwähnt diese Erklärung jedoch nicht. Das englische Wort cinch bedeutet Kleinigkeit oder Kinderspiel (vgl. »It's a cinch!« - »Das ist ein Kinderspiel!«) und legt daher außerdem die Vermutung nahe, dass der Stecker deshalb so heißt, weil er so einfach gehalten ist.
Verwendung findet diese Steckverbindung heutzutage vor allem im heimischen Audio- und Video-Bereich (Audiovisuelle Medien):
·        Audio: rot = rechter Kanal; weiß = linker Kanal (manchmal auch schwarz)

Digital-Audio: orange
Video: gelb (Composite Video)
Lautsprecherstecker: grau (selten)
*bild chinch-buchse*
Manchmal werden für den Anschluss von Audio-Geräten, die auch aufnehmen können, Kabel verwendet, die gleich vier Anschlüsse bündeln und dadurch sowohl die Ein- als auch Ausgänge des Geräts in Stereo abdecken können. Bei diesen Kabeln werden die Farben Rot, Weiß, Gelb und Schwarz verwe...


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