Les composants de la carte son et leurs fonctionnements

Cours la programmation de l’afficheur des données, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

La carte son

Une carte son est une carte d’extension d’ordinateur. La principale fonction de cette carte est de gérer tous les sons émis, quelle envoie vers les haut-parleurs ou reçus par l’ordinateur. Elle se présente sous la forme d’un périphérique que l’on peut connecter à l’ordinateur sur un bus PCI, PCI Express, PCMCIA (pour ordinateur portable), USB ou Firewire.1.

Architecture

La carte son repose généralement sur un processeur DSP (Digital Signal Processor) pour le traitement des signaux audio, qui communique avec le processeur central (CPU) via le bus d’extension de l’ordinateur (PCI ou PCI-E). Elle est équipée de convertisseurs analogique/numérique pour numériser des signaux externes (micro …), et de convertisseurs numérique/analogique pour restituer les signaux audibles vers les enceintes ou le casque (nous on s’intéresse seulement aux entrées). La plupart possèdent également une interface MIDI pour communiquer avec des synthétiseurs, également utilisé pour connecter un joystick.
Les DSP des cartes son, étant spécialisés pour le traitement des signaux sonores, sont souvent appelés APU (Audio Processing Unit). Pour un besoin d’efficacité, les APU accèdent à la mémoire centrale (RAM) par un bus DMA pour ne pas avoir à surcharger le processeur central.
Certaines cartes hautes gamme comportent plusieurs processeurs DSP, de la mémoire additionnelle, des entrées-sorties numériques, ou encore un boîtier de connexion externe (contenant les convertisseurs). D’autres, de base gamme, sont directement intégrées à la carte mère.
Il faut savoir qu’une carte son fonctionne la plupart du temps en mode numérique, cela veut donc dire que le signal qui est lu l’est dans la plupart des cas sous forme numérique. L’unité de base d’une carte son est donc l’échantillon.
Les cartes son sont généralement classées suivant deux critères principaux : la résolution et l’échantillonnage. La résolution correspond au niveau de détail d’un échantillon, plus la résolution est élevée, plus le son sera précis et fin. Actuellement les cartes son grand public fonctionnent en 16 ou 24 bits, cela signifie que lors de la numérisation, le signal analogique peut être codé sur 16 ou 24 bits, c’est à dire codé respectivement sur 65536 valeurs ou sur un petit peu plus de 16 millions de valeurs.
Le deuxième critère de sélection est l’échantillonnage, à ce critère correspond une fréquence exprimée en hertz ou en kilohertz. Cette fréquence correspond au nombre d’échantillons qui seront produits à la seconde lors de l’échantillonnage. Les cartes son actuelles présentent des fréquences d’échantillonnage de l’ordre de 44100 Hz à 192 kHz. Plus l’échantillonnage est élevé, plus le son est détaillé.

Les composants de la carte son et leurs fonctionnements

Le processeur de la carte son le DSP

Chaque carte son possède son processeur le DSP (Digital Signal Processor).Cette puce va s’occuper de transcrire les signaux numériques qui proviennent du processeur et les transformer en sons audibles. Les DSP les plus évolués permettent de rajouter de l’écho, de la distorsion. C’est aussi lui qui distribue les différents sons sur les sorties. Le DSP va donc prendre en charge la plupart des calculs audio, le reste sera laissé au processeur de l’ordinateur. Plus le DSP sera puissant, et moins le CPU de l’ordinateur travaillera.
Beaucoup de cartes mères intègrent maintenant des cartes son intégrées. Les meilleures cartes son intégrées ne sont pas au niveau de celles sur port PCI. Cependant, certaines offrent 3 sorties disponibles, et donc, permettent de décoder le son 5.1 des films DVD. La plupart restent en stéréo, et n’offrent pas beaucoup de possibilités. Il est bien sûr possible de les désactiver si l’on veut brancher une carte son PCI, ce qui est préférable pour les jeux ou autre activité comme dans notre cas qui dépasse le domaine de la bureautique.

Les convertisseurs

Il y a deux types de convertisseurs analogiques-numériques (CAN) pour enregistrer le son, et numériques-analogiques (CNA) pour le restituer afin de pouvoir l’entendre.
Comme la plupart des musiciens utilisent la carte son pour enregistrer des instruments, la caractéristique la plus importante est certainement la qualité des CAN. En effet, ce sont ces convertisseurs qui sont chargés de transformer une oscillation (le son d’origine) en une suite de nombres. Les CNA, quant à eux, servent généralement à écouter le résultat d’un mix par exemple, mais n’altèrent aucunement le son enregistré. Ils ont donc une importance non négligeable mais moins grande que les CAN, à moins de réutiliser les sorties de la carte pour enregistrer le son sur un autre support. Dans tous les cas, la qualité des deux types de convertisseurs pour une même carte est la même et les caractéristiques d’un convertisseur sont :
 Son pas de quantification (appelé aussi dynamique ou résolution).
 Sa fréquence d’échantillonnage (f>=2*fmax).
 Son facteur de suréchantillonnage (ou « oversampling »).
 .Son rapport signal / bruit.

Générateur interne

Plutôt rares sur les cartes son semi-professionnelles et professionnelles, les générateurs sonores internes à la carte son peuvent être intéressants dans certains cas. Il s’agit soit d’un expandeur interne, soit de la gestion de banques de son propres à la carte, comme les Sound Fonts (format propriétaire de Sound Blaster).
Aujourd’hui, la création de synthétiseurs et de sampleurs virtuels rendent les cartes son à table d’onde un peu désuètes dans le cas d’une configuration informatique puissante. En effet, si l’on a un synthétiseur à table d’ondes sur la carte, le jeu des sons est entièrement géré par celle-ci, alors que dans le cas des synthétiseurs et sampleurs virtuels, c’est le processeur de l’ordinateur qui travaille.

La latence

La latence d’une carte son est un élément de plus en plus important aujourd’hui où l’on utilise des synthétiseurs virtuels et des effets en temps réel. En effet, la latence désigne, pour simplifier, le temps mis par la carte audionumérique entre le moment où l’on veut qu’elle émette un son et celui où elle l’émet réellement. Cela se caractérise par le retard entre l’appui d’une touche du clavier MIDI et l’émission du son voulu par le synthétiseur virtuel.

Entrées analogiques

L’entrée analogique nous permet de transporter le signal audio d’un instrument musical ou un autre signal comme dans notre cas les signaux électro-physiologiques qui se trouve sous forme d’une fiche jacke soit stéréo ou mono.
Le signal est amplifiéavec une très grande capacité et l’amplitude de l’entrée est limité à 1Volt.[13]

Programmation sous DELPHI

Delphi est un environnement de développement de type RAD (Rapid Application Development) basé sur le langage Pascal. Il permet de réaliser rapidement et simplement des applications Windows. Cette rapidité et cette simplicité de développement sont dues à une conception visuelle de l’application. Delphi propose un ensemble très complet de composants visuels prêts à l’emploi incluant la quasi-totalité des composants Windows (boutons, boîtes de dialogue, menus, barres d’outils) ainsi que des experts permettant de créer facilement divers types d’applications et de librairies. Pour maîtriser le développement d’une application sous Delphi, il est indispensable d’aborder les trois sujets suivants :
 Le langage Pascal et la programmation orientée objet.
 L’Environnement de Développement Intégré (EDI) de Delphi.
 Les objets de Delphi et la hiérarchie de classe de sa bibliothèque.

Le langage pascal

Le langage de programmation Pascal a été conçu en 1968 par Niklaus Wirth.

Éléments du langage

Identificateurs et instructions

Un identificateur est un nom permettant au compilateur d’identifier un objet donné. Les noms de variables, par exemple, sont des identificateurs. Un identificateur doit commencer par une lettre. Les caractères suivants peuvent être des lettres, des chiffres ou le caractère _. Majuscules et minuscules ne sont pas différenciées. Seuls les 63 premiers caractères d’un identificateur sont pris en considération par le compilateur. Identificateur valide :
Ma_variable01 Identificateur invalide : 9variable.
Outre les variables, constantes, etc., un programme Pascal contient des mots réservés que l’utilisateur ne peut pas employer. Ce groupe d’identificateurs particuliers correspond aux composants du langage Pascal.
Opérateurs
Affectation :
Ex. resultat:=100;
Opérateurs arithmétiques :
 Multiplication.
 Division entière : div.
 Division.
 Modulo : mod.
 Addition.
 Soustraction.
Opérateurs logiques :
 Et logique : and.
 Ou logique : or.
 Ou exclusif : xor.
 Négation : not.
Opérateurs de relation :
 Égal.
 Différent : <>.
 Supérieur/Supérieur ou égal : > >=.
 Inférieur/Inférieur ou égal : < <=.
 Appartenance à un ensemble : in.