La Scheda Audio

Riproduzione dei «dati audio digitali»

Le Schede Audio sono dispositivi di elaborazione di cosiddetti dati audio digitali, ovvero di dati che rappresentano la codifica di "suoni". La domanda sorge spontanea: che cos'è un dato audio digitale? Un dato audio è sempilcemente un elemento che, elaborato da una scheda audio , è in grado di riprodurre un suono attraverso un sistema di altoparlanti. 

Certo, il tragitto che porta un suono emanato da una sorgente come può essere la voce o una nota suonata da una corda di chitarra alla sua versione digitale  è molto complesso è molto lungo che sarebbe impossibile da spiegare. La cosa che però c'è da sapere è la differenza sostanziale che esiste tra il mondo «analogico» e quello «digitale». Abbiamo più volte detto qual è la differenza tra una grandezza analogica, che varia nel tempo con continuità, ed una grandezza digitale costituita da bit ed elaborata da microprocessori. Il passaggio dall'uno all'altro avviene per mezzo di operazioni di campionamento e quantizzazione, proprio come viene riportato in questa foto qui. 


In fondo i dati audio digitali sono sequenze di bit che vengono univocamente interpretati. La mole di informazione dei flussi audio che circolano all'interno di un dispositivo è enorme. Quando sul mercato verso la fine negli anni'70 uscirono i primi processori per Personal Computer, oltre ad elaborare le informazioni relativi ai processi applicativi, essi avevano il compito di elaborare anche le informazioni audio. Per questo, il loro lavoro era particolarmente oneroso. Nel 1988, la IBM pensò di costruire dei processori dedicati, realizzando la SoundBlaster, una piccola scheda audio incorporata all'interno di una motherboard. 

Da quel momento, si sviluppò una vera e propria rivoluzione. Oggi, non solo le schede audio integrate nei comuni personal computers raggiungono prestazioni altissime ma una classe di External Sound Cards ha rivoluzionato il modo di concepire l'audio rendolo più realistico e qualitativamente più performante. Oggi, soprattutto in contesti di videogaming, si parla sempre più spesso di Audio 3D, ovvero audio tridimensionale che a partire da studi acustici permette di direzionare le onde in maniera da migliorare l'esperienza percettiva. La tecnologia Dolby Sorround, è stata di fatti realizzata attraverso gli studi dell'Audio Engineering.

La scheda audio realizza, in gergo tecnico, quella che va sotto il nome di Audio Digital Signal Processing (A-DSP), ovvero il processing di dati audio digitali effettuando la manipolazione e la trasformazione di segnali analogici (tensioni elettriche analogiche). Per capire come funziona una scheda audio prendiamo ad esempio un sistema audio molto comune, di quelli  che ormai siamo abituati a vedere in giro: un microfono collegato tramite un cavo jack 3.5" ad una scheda audio, che a sua volta è collegata ad un sistema di altoparlanti. Il mircofono, come si sa, è un audiotrasduttore, ovvero un elmento in grado di convertire le onde sonore in tensioni elettriche. La fedeltà di questa conversione «onda sonora-tensione» è ormai ben più che consolidata.



Come si può vedere dall'immagine, il microfono "cattura" l'onda sonora attraverso un sistema interno di trasduttori e lo converte in segnali elettrici che arrivano alla scheda. I segnali vengono elaborati dalla scheda audio e convertiti nuovamente in segnali elettrici e inviati al sistema di altoparlanti che elaborano le tensioni e le riconvertono in onde sonore. E' chiaro che potremmo immaginare lo stesso identico sistema, senza l'ausilio della scheda audio. In quel caso, si otterrà più o meno lo stesso risultato ma eliminandone la codifica digitale e dalle casse sentiremmo anche un fruscio di sottofondo (rumore) oltre che un suono qualitativamente grezzo. Immaginate, ad esempio, quello che emette un semplice megafono. Non proprio il plus ultra della qualità!

Con una scheda audio e quindi con la conversione digitale, la qualità aumenta e in più possiamo pulire il suono dai rumori termici e dei componenti elettronici analogici, arrivando ad ottenere suoni più nitidi e più realistici. Uno dei problemi relativi del trattamento digitale riguarda il tempo di elaborazione: più il trattamento digitale è scrupoloso, maggiori saranno i tempi di elaborazione del dispositivo digitale. Oggi, i limiti della tecnologia permettono alle schede audio di avere prestazioni dell'ordine dei GHz (milioni di istruzioni al secondo) e quindi di rendere l'elaborazione incredibilmente veloce! Ora non ci resta che vedere che cosa succede all'interno di questa "scatola nera" parlante.