Carte son

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Carte son Onkyo Wavio SE-90PCI.

Une carte son est une carte d'extension d'ordinateur. La principale fonction de cette carte est de générer des sons à l'aide d'un générateur de son programmable, pour l'envoyer vers différent types de sorties sonores, tels que des casques, des haut-parleurs ou d'autres éléments d'une chaîne sonore, ou reçus par l'ordinateur, comme dans le cas d'un microphone. Elle comporte généralement des CNA (ou DAC) permettant de convertir le signal numérique vers un signal analogique et CAN (ou ADC) pour la réciproque, afin d'échanger via des prises jack ou RCA avec des périphériques sonore analogiques.

Il s'agit d'un périphérique, qui selon les cartes et l'architecture matérielle, se connecte à la carte mère via différent types de bus. Sur les ordinateurs de type compatible IBM-PC par exemple, elle a utilisé le bus ISA dans les années 1990, et peut utiliser de nos jours, un des différents types de bus PCI, PCI Express, PCMCIA (pour ordinateur portable), USB ou Firewire.

Historique[modifier | modifier le code]

Le début de la numérisation du son "grand public" peut être estimé à 1981, date de la création du CD.

En 1981 sort le PPG Wave, synthétiseur basé sur des tables d'onde (échantillons sonores), plutôt que sur une génération dynamique.

Parmi les premiers générateurs de son programmable, on peut citer la famille de l'AY-3-8910 de l'américain General Instrument et son clone japonais, la série YM2149 de Yamaha. Il comporte 3 oscillateurs (permettant de produire des ondes sonores pour la musique) et un générateur de bruit pouvant être utilisés simultanément. On le retrouve sur un grand nombre de micro-ordinateurs, tels que les ZX Spectrum, Oric, Amstrad CPC, MSX, ainsi que la console de jeu Vectrex. La console ColecoVision comporte un générateur de la série Texas Instrument SN76489 (en) très similaire.

Le Commodore 64 comporte un MOS 6581, surnommé SID, plus évolué, en 1982.

En 1983 apparaît la norme MIDI, avec une connexion intégrée sur les Atari ST dès 1985.

Le Commodore Amiga apporte une petite révolution en 1985, avec le MOS Technology 8364 Paula, en ajoutant des décodeurs matériels d'échantillons sonores;, comme le synthétiseur PPG Wave, en plus des formes d'ondes, et sur quatre voies simultanées et pour la première fois également, en stéréophonie.

L'expandeur midi Roland MT-32 est une carte son externe pour compatible PC sortie en 1987, elle permet d'utiliser des échantillons sonores. C'est alors le haut de gamme des cartes son pour PC.

La première carte pour PC est commercialisée en 1987. C'est l'Ad Lib Personal Computer System, suivie de peu par celle de Creative Labs. La Sound Blaster sort en 1989, première d'une lignée. La carte Sound Blaster pro adopte la stéréophonie en 1992.

En 1992, La Sound Blaster 16 (en), apporte la qualité CD en . Cette dernière comporte une table d'échantillons à la norme MIDI rendant la reproduction des différents instruments beaucoup plus fidèle. La carte Gravis Ultrasound est une carte son interne à être capable de gérer de l'échantillonnage sur compatible IBM PC qui aura un certain succès auprès de la scène démo.

Les cartes son pour PC d'avant 1990 ne géraient que deux voix en sortie (stéréo). Depuis l'apparition de l'ère dite « multimédia », la carte son se complexifie, pouvant gérer aujourd'hui jusqu'à 8 sorties audio indépendantes (8 haut-parleurs : 2 avant droits, 2 avant gauches, 1 central, 2 arrière et un caisson de basses) pour rendre un effet de positionnement spatial.

La norme MP3, créée en 1992 et diffusée en 1995, va grandement faciliter le stockage et la transmission des morceaux de musique.

Depuis le début des années 2000, les configurations informatiques classiques d'ordinateur de bureau ou portable ne disposent généralement plus d'une carte son séparée, elle fait partie de la carte mère[1].

En résumé[modifier | modifier le code]

Gravis Ultrasound en 1992.
  • Début des années 1980 : générateurs de sons trois voies permettant différents types d'oscillations, tels que les AY-3-8910, YM2149, SN76489 et SID.
  • 1981 : sortie du PPG Wave de l'allemand Palm et du CD audio, permettant l'enregistrement de longs échantillons sonores en qualité numérique.
  • 1985 : échantillonnage sonore matériel, quatre voies et stéréo avec le MOS Technology 8364 Paula, connecteur MIDI sur Atari ST.
  • 1987 : 1re carte son, Ad Lib, pour ordinateur compatible IBM PC commercialisée en 1987, Konami SCC embarqué dans les cartouches de jeu Konami pour le standard MSX.
  • 1989 : sortie de la carte Sound Blaster pour les ordinateurs compatibles IBM PC.
  • 1992 : La carte Gravis Ultrasound apporte échantillonnage sonore et stéréo sur PC.
  • Adaptation de la stéréophonie également (mais pas d'échantillonnage) pour la Sound Blaster Pro.
  • apparition du MP3.
  • 1995 : 1re diffusion du MP3.

Architecture[modifier | modifier le code]

Carte son Creative Labs Audigy 2 ZS.

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. La plupart possèdent également une interface MIDI pour communiquer avec des synthétiseurs, également utilisée 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 haut de 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 bas de 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, cela veut donc dire respectivement codé sur 65 536 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 44 100 Hz à 192 kHz. Plus l'échantillonnage est élevé, plus le son est détaillé.

Les éléments de la Carte Son[modifier | modifier le code]

Voici la liste des principaux éléments d'une carte son.

Électronique de la Carte Son[modifier | modifier le code]

  • Le processeur spécialisé : l'APU (Audio Processing Unit, c'est un DSP (Digital Signal Processor) spécialisé dans le son), chargé de tous les traitements numériques du son (écho, réverbération, vibrato, chorus, tremolo, effets 3D, etc.) ;
  • Le convertisseur numérique/analogique appelé DAC (digital to analog converter) permettant de convertir les données audio de l'ordinateur en signal analogique vers un système de restitution sonore (enceintes, amplificateur, etc.) ;
  • Le convertisseur analogique/numérique appelé ADC (analog to digital converter) permettant de convertir le signal analogique des entrées en données audio numériques pouvant être traitées par l'ordinateur ;
  • Des amplificateurs opérationnels (OP-AMP) pour donner du volume en entrée et en sortie de la carte son.

Les connecteurs d'Entrées/Sorties externes[modifier | modifier le code]

Les connecteurs de la carte son sont codés par couleurs comme définis dans la charte des PC. Ils sont aussi associés à des symboles avec des flèches, ronds et vagues de son qui correspondent à la fonction associée au connecteur.

Les prises Jack[modifier | modifier le code]

Couleur Fonction Connecteur symbole
  rose Entrée audio analogique amplifiée pour microphone (Mic). Jack 3.5 mm un microphone
  bleu Entrée audio analogique stéréo pour auxiliaire (Line-In). Jack 3.5 mm une flèche vers un cercle
  vert Sortie audio analogique stéréo pour haut-parleur ou casque (Line-Out ou Frontal). Jack 3.5 mm une flèche sortant d'un cercle vers une vague de son
  gris Sortie audio analogique stéréo pour les enceintes panoramiques (Panning ou Latéral). Jack 3.5 mm
  noir Sortie audio analogique stéréo pour les enceintes arrière (Surround ou Arrière). Jack 3.5 mm
  orange Sortie audio analogique stéréo pour l'enceinte frontale et le caisson de basse (Central/Subwoofer) Jack 3.5 mm

Les autres prises[modifier | modifier le code]

  • Une sortie numérique SPDIF (Sony Philips Digital Interface, noté également S/PDIF ou S-PDIF ou bien IEC 958 ou IEC 60958 depuis 1998). Il s'agit d'une sortie permettant d'envoyer les données sonores au format numérique à un amplificateur numérique au moyen d'un câble coaxial terminé par des connecteurs RCA.
  • Une interface MIDI, généralement de couleur or (ocre) permettant de connecter des instruments de musique et pouvant faire office de port de jeu (game port en anglais) pour le branchement d'une manette (joystick ou gamepad) possédant une prise D-SUB 15.

Les connecteurs d'Entrées/Sorties internes[modifier | modifier le code]

  • Connecteur CD-ROM / DVD-ROM, possédant un connecteur noir, permettant de connecter la carte son à la sortie audio analogique du CD-ROM à l'aide d'un câble CD audio ;
  • Entrée auxiliaire (AUX-In) possédant un connecteur blanc, permettant de connecter des sources audio internes telles qu'une carte tuner TV ;
  • Connecteur pour répondeur téléphonique (TAD, Telephone Answering Devices) possédant un connecteur vert ;

Références[modifier | modifier le code]

  1. « Carte mère », sur jouer-sur-pc.com (consulté le 17 août 2014)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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