کارت صدا چیست؟ چرا به یک کارت صدای اکسترنال نیاز داریم؟

در این مقاله قصد داریم به طور کامل مراحل تبدیل صدا در کارت صدا (Audio Interface) و نحوه‌ی عملکرد آن را، توضیح دهیم؛ قطعات مهم و ورودی و خروجی‌های آن را با هم بررسی کنیم و همینطور به این پرسش که چرا به کارت صدا در استودیو خانگی نیاز داریم پاسخ دهیم. درباره اینکه سمپل‌ ریت و بیت‌ دپت چیست نیز، توضیحاتی خواهیم داشت. تمام تلاش خود را کردیم تا پس از خواندن این مقاله اطلاعات مناسبی درباره‌ی کارت صدا داشته باشید؛ پس با ما باشید.

آشنایی با سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال

برای این که ببینیم کارت صدا چیست و چگونه عمل می‌کند، نیاز است که مقداری به مبحث سیگنال‌ها رجوع کنیم. همانطور که می‌دانید، صدا به صورت موج منتشر می‌شود؛ که می‌تواند در فضای آکوستیک (Acoustic)، آنالوگ (Analog) یا دیجیتال (Digital) حرکت کند. اما به طور کلی تمام صداهایی که در طبیعت می‌شنویم، در دسته‌ی آکوستیک قرار دارند. مولکول‌های هوا انرژی صوتی را انتقال می‌دهند و این فشار هوا پرده‌ی گوش ما را به لرزه در می‌آورد تا صداها را درک کنیم. ما نمی‌توانیم صدای آکوستیک را در محلی ذخیره کنیم و برای ساخت موسیقی استفاده کنیم؛ بنابراین صدای آکوستیک را به صدای آنالوگ تبدیل کردیم.

تبدیل صدای آکوستیک به سیگنال آنالوگ

با استفاده از یک مبدل(transducer) می‌توان صدا را از دنیای آکوستیک به دنیای آنالوگ، یعنی برق و ولتاژ آورد؛ حالا این مبدل می‌تواند یک میکروفن یا یک پیک‌ آپ گیتار باشد. خب صدا به سیگنال صوتی آنالوگ تبدیل شد. حالا سیگنال صوتی آنالوگ چیست؟ یک جریان الکتریکی متناوب است که با تقویت دامنه‌های آن می‌توان سیگنال‌های پیچیده‌ای تولید کرد. دامنه‌ی آنالوگ می‌تواند هر مقداری از اعداد حقیقی (یعنی پیوسته) باشد.

تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال

کامپیوترها همانطور که احتمالا می‌دانید داده‌ها را (در مبحث ما صدا) فقط به صورت دیجیتالی دریافت و ارسال می‌کنند. برای این که صدا را به دنیای دیجیتال بیاوریم تا در کامپیوتر و نرم‌افزار میزبان خود آهنگ بسازیم یا اصلا فیلم ببینیم یا هر مورد دیگر، ابتدا باید آن را تبدیل به سیگنال دیجیتال کنیم. سپس می‌توانیم صدا را در کامپیوتر ذخیره یا ادیت کنیم.
چگونه؟؟🤔

کارت صدا چیست؟

کارت صدا سخت‌افزاری است که وظیفه‌ی آن، تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال‌های دیجیتال و بلعکس، دیجیتال به آنالوگ است. یعنی به نوعی زبان مشترک دیجیتال و آنالوگ است. خب ببینید همه کامپیوترها یا لپ‌تاپ‌ها دارای قطعه‌ی کارت صدا هستند که مثل کارت گرافیک روی مادِربورد کیس نصب می‌شود (کارت صدای داخلی یا اینترنال).

اما برای انجام کارهای موسیقی و میکسینگ و مسترینگ به یک کارت صدای خارجی (اکسترنال) نیاز داریم. یکی از دلایل عدم استفاده از کارت صدای داخلی هم این است که ورودی و خروجی‌های آن مناسب و در دسترس کارهای آهنگسازی و میکس و مسترینگ نیست. خب حالا با کارت صدای داخلی دیگر کاری نداریم (از اول هم نداشتیم).

کارت صدا چگونه کار می‌کند؟

ببینید، ابتدا صدا به صورت سیگنال آنالوگ وارد کارت صدا می‌شود. درون کارت صدا قطعه‌ای وجود دارد که سیگنال آنالوگ را به دیجیتال تبدیل می‌کند تا کامپیوتر آن را بخواند. به این قطعه ADC یا Analog to Digital Converter می‌گویند.

حال که به سیگنال دیجیتال تبدیل شد، می‌توانیم آن صدا را، با نرم‌ افزارها و پلاگین‌های آهنگسازی، ویرایش و ذخیره کنیم؛ اما این پایان کار نیست. ما دکمه‌ی پخش آهنگ را می‌زنیم تا آن را گوش کنیم و برای گوش دادن به آن صدا باید سیگنال‌های دیجیتال در کامپیوتر دوباره به سیگنال آنالوگ تبدیل شوند. پس این داده‌های دیجیتال دوباره باید وارد کارت صدا شده، در آن‌جا قطعه‌ی دیگری به اسم DAC یا Digital to Analog Converter وجود دارد که سیگنال دیجیتال را به سیگنال آنالوگ تبدیل می‌کند تا از طریق هدفون یا اسپیکر قابل پخش باشد.

خب درباره تبدیل‌ها و قطعات مهم کارت صدا گفتیم. می‌خواهم از شما خواهش کنم به این قسمت بیشتر دقت کنید.
سیگنال‌های آنالوگ منحنی‌‌های پیوسته‌ای هستند که دائما در حال حرکت‌اند تا به مقصد خود (مثلا پرده‌ی گوش ما) برسند.
کارت صدا تمام تبدیل‌هایی که در قسمت بالا گفتیم (ADC و DAC) را با نمونه‌برداری از سیگنال‌ها انجام می‌دهد. یعنی قرار است از این سیگنال‌های آنالوگی پیوسته که هر اندازه‌ای می‌توانند داشته باشند، به سیگنال‌های صفر و یک دیجیتالی برسیم.

چرا به یک کارت صدا نیاز داریم؟

دیدیم که سیگنال‌های آنالوگی به صورت منحنی و پیوسته هستند؛ اما سیگنال‌های دیجیتالی فقط صفر و یکی هستند. خب هدف کارت صدا چیست؟ با نمونه‌برداری لحظه‌ای از سیگنال‌های آنالوگ، آن‌ها را در نزدیک‌ترین حالت که فرق زیادی با سیگنال‌های اولیه نداشته باشند، به داده‌های دیجیتال تبدیل کند.

سمپل‌ ریت (Sample Rate) و بیت‌ دپت (Bit Depth) چیست؟

این نمونه‌برداری‌ها در دو راستا صورت می‌گیرد. سمپل‌ ریت و بیت‌ دپت. سمپل‌ریت تعداد نمونه‌برداری در واحد زمان است. بیت‌دپت نیز در هر نمونه‌برداری ولتاژ را به یک واحد دیجیتالی تبدیل می‌کند. گفته بودیم که هدف کارت صدا این است که این دو نمودار را تا جای ممکن به هم نزدیک کند و به گوش ما برساند. حالا به عکس زیر توجه کنید.

به نظر شما کدام نمونه‌برداری دیجیتال به سیگنال آنالوگ اصلی نزدیک‌تر است؟

بله هرچه تعداد این شبکه‌ها بیشتر باشد، یعنی هرچه سمپل‌ریت و بیت‌دپت بیشتر، سیگنال صدای دیجیتالی ما هم به سیگنال اصلی آنالوگ نزدیک‌تر است (درست مانند پیکسل‌های یک عکس که هرچه تعداد پیکسل‌ها بیشتر باشه وضوح عکس هم بیشتر میشه). اما این به آن معنا نیست که سمپل‌ریت و بیت‌دپت را روی بالاترین حالت تنظیم کنیم؛ زیرا فایل صوتی ما حجیم‌تر شده و فضای زیادی را اشغال می‌کند (دلایل تخصصی‌تری هم هست که در مقاله‌های بعدی توضیح می‌دهیم).

خب مشخصا به سیستم هم فشار وارد می‌شود. پس بهتر است تنظیمات سمپل‌ریت و بیت‌دپت را با توجه به نیازمان و توان سخت‎‌افزاری و نرم‌افزاری خود انجام دهیم. اما این نکته را به خاطر بسپارید که معمولا حالت استاندارد سمپل‌ریت ۴۴۱۰۰ یا ۴۸۰۰۰ هرتز است و بیت‌دپت نیز روی ۱۶ یا ۲۴ بیت است.

آیا بدون کارت صدا هم می‌توان آهنگسازی کرد؟

راستش را بخواهید خیر. حتی اگر می‌خواهید با کامپیوتر یا لپ‌تاپ آهنگ‌های الکترونیک یا بیت بسازید باز هم نیاز به کارت صدا دارید. چرا که از کارت صدا استفاده نکنیم کیفیت زیادی از صداها را از دست می‌دهیم و گوش‌هایمان به شنیدن صداهای بی‌کیفیت عادت می‌کند و خب درنهایت هم خروجی کارمان کیفیت موردنظر را نخواهد داشت. بنابراین برای پروژه‌های آهنگسازی، تنظیم و نواختن ساز حتما به یک کارت صدا برای اتصال آن با نرم افزار کامپیوتر و اسپیکرمانیتورینگ‌ و هدفون نیاز داریم. دلیل دیگر آن همانطور که قبلا هم اشاره کردیم در دسترس نبودن ورودی و خروجی‌های کارت صدای اینترنال کامپیوترمان است.

خب حالا آیا برای شروع آهنگسازی حتما به کارت صدا احتیاج داریم؟

حال می‌توانیم بگوییم خیر. برای شروع حتما نیاز به یک کارت صدا نداریم و می‌توانیم به مطالعه و یادگیری مباحث پایه تئوری موسیقی، آشنایی با ابزارها، نرم افزارها و پلاگین‌های آهنگسازی بپردازیم. اگر به تازگی شروع به ساخت و پردازش موسیقی کرده‌اید نیازی نیست که خودتان را درگیر تجهیزات پرهزینه برای ساخت استودیو خانگی کنید. با یک کامپیوتر و هدفون کارتان را شروع کنید. برای شروع ویدیوی زیر کمک زیادی به شما می‌کند.

آموزش شروع یادگیری آهنگسازی و موسیقی

لیتنسی (تاخیر صدا Latency)

تا سیگنال از طریق ورودی کارت صدا وارد آن شود، آنجا تبدیلات و محاسبات انجام شود و دوباره برگردد، مطمئنا یک زمانی گرفته خواهد شد. اما نگران نباشید! مقدار این تاخیر بسیار کم است. در بعضی موارد حتی گوش ما (در واقع مغز ما🧠) قادر به تشخیص این تاخیر نیست. اما! اما اگر کارهای ضبط انجام می‌دهیم و اگر این تاخیر مقداری زیاد باشد، در این صورت مقداری ما را اذیت خواهد کرد. حالا این تاخیر به چه مواردی ربط دارد؟ هم می‌تواند به کارت صدا و هم به رم و سی‌پی‌یو کامپیوتر، بستگی داشته‌باشد. بنابراین برای خرید کارت صدا مقاله زیر را حتما مطالعه کنید.

قطعات مهم دیگر کارت صدا DSP و PreAmp

یک مورد دیگر که می‌خواستم اشاره کنم قطعه‌ی DSP یا Digital Signal Procesing است. دلیل این که در موارد بالا به آن اشاره نکردیم این بود که همه‌ی کارت صداها این قطعه را ندارند. خب ببینیم کار DSP چیست؟ همان‌طور که از اسمش معلوم است، پردازنده‌ی سیگنال‌های دیجیتال است. در کارت صداهایی که این قطعه را ندارند وظیفه‌ی پردازش و محاسبات سیگنال‌های دیجیتال بر عهده‌ی CPU کامپیوتر است. اما در کارت صداهای جدید این قطعه اضافه شده تا بار محاسبات را از CPU برداشته و باعث سبک شدن سیستم شود؛ البته در صورتی که با پلاگین‌هایی که مربوط به خود شرکت سازنده است کار کند. در مورد پلاگین‌های دیگر بار محاسباتی همچنان بر عهده‌ی سی‌پی‌یو است.

کارت صداهای امروزی اغلب دارای این قطعه هستند. وظیفه‌ی پری‌امپ تقویت سیگنال ورودی به کارت صدا است تا صدا قوی‌تر و حجیم‌تر شود؛ تا حدودی جلوی نویز را هم می‌گیرد. مثل کارت صدا، پری‌امپ اکسترنال نیز وجود دارد. بعضی از دوستان پری‌امپ(PreAmp) را به صورت جدا برای استودیوی خانگی خود تهیه می‌کنند؛ بعضی نیز کار خود را با همان پری‌امپی که درون کارت صدا تعبیه شده، انجام می‌دهند.

ورودی و خروجی های کارت صدا

یکی از مهم‌ترین فاکتورهای انتخاب کارت صدای مناسب، توجه به ورودی و خروجی‌های آن است. کارت صداها تعداد ورودی و خروجی‌های متفاوتی دارند که ما بسته به نیازمان کارت صدای مورد نظر خود را انتخاب می‌کنیم. خب ما کارت صدای focusrite scarlett 2i4 انتخاب کردیم و به ترتیب از چپ به راست موارد آن را بررسی می‌کنیم.

ورودی‌های کارت صدا

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، این کارت صدا دارای دو ورودی است که هر ورودی مشترکا هم کابل XLR و هم کابل TRS را ساپورت می‌کند.(مشخصا به طور هم‌زمان نمی‌تونید هر دو تا رو متصل کنید دیگه). به عنوان مثال می‌توانید به یک ورودی میکروفون وصل کنید و به ورودی دیگر گیتار الکتریک؛ که هم بخوانید و هم ساز بزنید. هر ورودی دارای گین است که برای تنظیم حجم صدای دریافتی، استفاده می‌شود.

هنگامی که ورودی صدا به اندازه باشد، چراغ گین سبز است؛ اما هنگامی که حجم ورودی صدا زیاد باشد، این چراغ قرمز می‌شود. هنگام ضبط سعی کنید ورودی صدا را کنترل کنید؛ زیرا در غیر این صورت صدا به اصطلاح کلیپ می‌شود(صدای خش‌خش ایجاد میشه) که در نرم‌افزار میزبان (DAW) نیز قابل مشاهده است.

لاین لِوِل (LINE Level) و اینسترومنت لِوِل (INST Level)

اگر دقت کنید در زیر گین ورودی دو انتخاب قرار داده شده‌؛ INST یا Instrument Level و LINE Level .Line Level همان حجم مناسب سیگنال ورودی است.INST Level نیز معمولا برمی‌گردد به سازهایی مثل گیتار الکتریک و گیتار بِیس؛ سیگنال ورودی اینسترومنت لِوِل نیاز به تقویت پری‌امپ دارد تا به لاین لِوِل برسد. درواقع همه‌ی صداها باید تقویت بشوند تا به لاین لِوِل برسند؛ این کار برای پردازش در سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای موسیقی ضروری است.

دکمه‌ی پد(PAD) چیست؟

دکمه‌ی Pad نیز در کنار لاین لِوِل وظیفه‌ی کاهش سیگنال ورودی را بر عهده دارد. این کاهش سیگنال معمولا بین ۱۰ یا ۲۰ دسی‌بل است. هنگامی نقش pad پُررنگ می‌شود که در بعضی مواقع سیگنال ورودی آنقدر زیاد است که حتی وقتی پیچ گین ورودی را می‌بندید، باز هم صدا دیستورت می‌شود؛ در این مرحله است که از دکمه‌ی pad استفاده می‌کنیم تا سیگنال ورودی را کاهش دهد.

دکمه‌ی ۴۸V چیست؟

میکروفون‌ های کاندنسر سیگنال‌های ضعیفی تولید می‌کنند که نیاز به تقویت دارد. دکمه‌ی ۴۸V برای همین قرار داده شده تا سیگنال ورودی را ۴۸ولت به شکل مستقیم افزایش دهد.

دایرکت مانیتور چیست؟

دایرکت مانیتور صدا را مستقیم از ورودی به خروجی، بدون لیتنسی (تاخیر) به گوش ما می‌رساند. یک گین بالای آن قرار داده شده که در یک طرف input و در طرف دیگر playback نوشته شده. خب input چیست؟ وقتی که گین را به طور کامل روی input قرار می‌دهید، صدای ورودی را مستقیم(بدون عبور از پلاگین یا نرم‌افزار) در خروجی می‌شنوید.
اما هنگامی که گین را به طور کامل روی playback قرار می‌دهید، صدا در نرم‌افزار پردازش شده(مشخصا یه لیتنسی هم داره) و سپس از خروجی خارج می‌شود.

استفاده‌ی بیشتر از آن نیز هنگامی است که در حال انجام یک پروژه‌ی سنگین هستیم و امکان ضبط(میکروفون یا گیتار) با تاخیر کم وجود ندارد؛ بنابراین مجبور هستیم صدا را از دایرکت مانیتور به شکل مستقیم بشنویم.

دو انتخاب در زیر دایرکت مانیتور قرار داده شده. حالت MONO و STEREO که می‌توانید صدای input و playback را روی حالت مونو یا استریو تنظیم کنید (تو مقاله‌های بعد مفصل توضیح میدیم).
یک گین اصلی نیز برای تنظیم مانیتورینگ صدا وجود دارد که کاملا مشخص است توضیح اضافی نمی‌دهم.

اما در کنار گین اصلی می‌توانیم منبع خروجی مانیتورینگ را انتخاب کنیم. از آنجایی که کارت صدایی که انتخاب کردیم دارای ۴ خروجی است(۲ جفت) می‌توانیم حق انتخاب داشته باشیم.
ورودی هدفون و گینی که برای آن قرار داده شده را نیز ملاحظه می‌کنید.

خروجی‌های کارت صدا

یک خروجی USB مشاهده می‌کنید که برای اتصال به کامپیوتر استفاده می‌شود.
یک جفت ورودی و خروجی نیز برای اتصال میدی‌‌کنترلرها وجود دارد که می‎توانید استفاده کنید.
یک جفت خروجی بالانس و ۲ جفت خروجی آن‌بالانس نیز تعبیه شده. درباره‌ی بالانس و آن‌بالانس در مقاله‌ی کابل‌ها توضیح خواهیم داد.

در آخر شما رو به دیدنِ کارت صداهای کمپانیِ Universal Audio دعوت می‌کنم.

امیدوارم راضی باشید از این مقاله😊 دوست داریم نظر شما هم درباره کارت‌های صدا بدونیم😉 پس یادتون نره می‌تونید زیر همین پست هر سوال، نظر و حتی انتقادی که دارید با ما درمیون بذارید. مرسی که با ما هستید💜