01 Звуковая подсистема ПК

ДУП.03 Основы информационных технологий

Лекция 9 · 2 академических часа

Звуковая подсистема — это «голос» компьютера. Она превращает цифры в музыку, речь и звуковые эффекты. Сегодня разберём, как звук записывается, обрабатывается и воспроизводится.

АЦПЦАПкГцбит3D-звук
Курс 2026
02Что такое звук?

Звук — это механические колебания (волны) в воздухе, воде или другой среде. Когда они достигают уха, мы слышим звук.

Простыми словами: звук — это волна. Она имеет частоту (высоту тона) и амплитуду (громкость).

  • Частота измеряется в герцах (Гц). Человек слышит от 20 Гц до 20 кГц.
  • Амплитуда определяет громкость. Измеряется в децибелах (дБ).
  • Низкие частоты — бас, высокие — писк, средние — человеческий голос.
Пример: бас-гитара — это низкие частоты (40–200 Гц). Скрипка — высокие (2000–15000 Гц). Человеческий голос — в среднем диапазоне (300–3400 Гц).
03Аналоговый звук

Аналоговый звук — это непрерывная волна. Она меняется плавно, без разрывов и ступенек.

  • Пример: виниловая пластинка, магнитофонная лента.
  • Микрофон превращает колебания воздуха в электрический сигнал — тоже аналоговый.
  • Аналоговый сигнал можно усилить и передать на колонки.

Плюс: плавность, естественность. Минус: подвержен помехам, шумам, искажениям. При копировании качество падает.

Аналогия: аналоговый звук — это как рисовать кистью. Линия идёт плавно, без перерывов. Но если рука дрогнет — получится «помеха».
04Цифровой звук

Цифровой звук — это набор чисел (отсчётов), которые описывают аналоговую волну через равные промежутки времени.

  • Компьютер не умеет работать с непрерывным сигналом — только с числами.
  • Поэтому аналоговый звук «фотографируют» много раз в секунду.
  • Каждый замер — это число (например, громкость в данный момент).
  • Из этих чисел можно восстановить волну при воспроизведении.

Плюс: нет помех, можно копировать без потерь. Минус: при слишком редких замерах теряются детали.

Аналогия: цифровой звук — это как мозаика. Много маленьких кусочков, из которых складывается картинка. Чем больше кусочков — тем точнее.
05АЦП — аналого-цифровой преобразователь

АЦП (ADC) — это устройство, которое превращает аналоговый сигнал в цифровой.

  • Стоит на входе: микрофон, линейный вход.
  • Замеряет сигнал через равные промежутки времени.
  • Каждый замер превращает в число (биты).
  • Результат — последовательность чисел, с которой работает компьютер.
Микрофон → АЦП → Числа
Пример: когда вы говорите в микрофон, АЦП записывает громкость вашего голоса 44 100 раз в секунду. Каждый замер — число от 0 до 65 535.
06Частота дискретизации

Частота дискретизации (Sample Rate) — сколько раз в секунду АЦП замеряет сигнал.

ЧастотаПрименениеКачество 8 кГцТелефонНизкое 22,05 кГцРадиоСреднее 44,1 кГцAudio CDВысокое 48 кГцDVD, видеоВысокое 96 кГцСтудииОчень высокое 192 кГцПрофессиональноМаксимум

Почему 44,1 кГц? Человек слышит до 20 кГц. По теореме Котельникова, чтобы не потерять сигнал, нужно замерять в 2 раза чаще — минимум 40 кГц. 44,1 кГц — это стандарт Audio CD.

07Разрядность (Bit Depth)

Разрядность — это точность каждого замера. Сколько бит отводится на одно число.

РазрядностьУровнейПрименение 8 бит256Старые системы 16 бит65 536Audio CD 24 бита16.7 млнСтудии 32 бита4.3 млрдПрофессионально

Аналогия: разрядность — это как деления на линейке. Чем больше делений, тем точнее измерение. 16 бит — 65 536 делений, 24 бита — 16.7 млн.

Пример: при 8 битах громкость имеет всего 256 уровней — слышно «ступеньки» и шум. При 16 битах — 65 536 уровней, звук чистый. При 24 битах — ещё точнее, используется для записи.
08Битрейт: сколько данных нужно?

Битрейт — сколько данных в секунду нужно для хранения звука.

Битрейт = Частота × Разрядность × Каналы
  • Частота — замеров в секунду (Гц).
  • Разрядность — бит на замер.
  • Каналы — моно (1), стерео (2), 5.1 (6).
Пример (Audio CD):
44 100 Гц × 16 бит × 2 канала = 1 411 200 бит/с = 1 411 Кбит/с ≈ 176 КБ/с.
За 3 минуты: 176 × 180 ≈ 31.7 МБ.

Вывод: несжатый звук занимает много места. Поэтому используют сжатие.

09Практическая задача

Задача: рассчитайте, сколько места займёт 5-минутная песня в формате стерео 24 бита / 96 кГц без сжатия.

Решение:
Битрейт = 96 000 Гц × 24 бита × 2 канала = 4 608 000 бит/с = 4.608 Мбит/с.
В байтах: 4 608 000 / 8 = 576 000 байт/с = 562.5 КБ/с.
За 5 минут (300 секунд): 562.5 × 300 = 168 750 КБ ≈ 164.8 МБ.

Сравните: MP3-версия той же песни займёт 5–10 МБ. Разница в 20 раз — за счёт сжатия с потерями.

10Сжатие звука: без потерь

Сжатие без потерь (Lossless) — уменьшение размера файла без потери качества. При распаковке получается исходный сигнал.

ФорматОсобенностьСжатие WAVБез сжатия1:1 FLACОткрытый~1.5:1 ALACApple~1.5:1 APEМаксимальное~2:1

Для кого: для аудиофилов, студий, архивирования. Качество как у оригинала, но файлы в 1.5–2 раза меньше.

11Сжатие звука: с потерями

Сжатие с потерями (Lossy) — удаление части звуковой информации, которую человек плохо слышит.

  • Используется психоакустика — наука о восприятии звука.
  • Удаляются тихие звуки на фоне громких (маскировка).
  • Удаляются частоты выше 20 кГц и ниже 20 Гц.
  • Файл становится в 10–20 раз меньше.
ФорматБитрейтКачество MP3 128 кбит/сНизкийСреднее MP3 320 кбит/сВысокийХорошее AAC 256 кбит/сВысокийОтличное OGG VorbisПеременныйОтличное
12Психоакустика: как обмануть слух

Психоакустика — это наука о том, как человек воспринимает звук. Она помогает сжимать аудио без заметной потери качества.

  • Маскировка: громкий звук «заглушает» тихий рядом. Тихий можно удалить — его всё равно не слышно.
  • Порог слышимости: очень тихие звуки человек не слышит. Их можно убрать.
  • Частотная маскировка: громкий тон заглушает близкие частоты.
  • Временная маскировка: после громкого хлопка короткое время мы не слышим тихие звуки.
Пример: в оркестре играет барабан. Тихая скрипка на его фоне не слышна. Кодек MP3 удаляет эту скрипку — вы всё равно её не услышите, но файл станет меньше.
13ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь

ЦАП (DAC) — это устройство, которое превращает цифровой звук обратно в аналоговый сигнал для колонок или наушников.

  • Стоит на выходе: линейный выход, наушники, колонки.
  • Берёт числа (отсчёты) и восстанавливает волну.
  • Качество ЦАП определяет, насколько точно звук соответствует оригиналу.
Числа → ЦАП → Колонки
Пример: когда вы слушаете музыку в наушниках, ЦАП превращает цифровой файл в электрический сигнал, который колеблет мембрану наушников — и вы слышите звук.
14Что такое звуковая карта?

Звуковая карта — это устройство для записи, обработки и воспроизведения звука.

  • Содержит АЦП, ЦАП, усилитель, микшер.
  • Может быть встроенной, дискретной или внешней.
  • От неё зависит качество звука: чистота, громкость, отсутствие помех.

Аналогия: звуковая карта — это «переводчик» между миром цифр (компьютер) и миром звуковых волн (уши человека).

15История: легенды 90-х

В 1990-х звуковые карты были отдельными платами. Некоторые стали легендами.

КартаГодОсобенность AdLib1987Первая массовая Sound Blaster1989Стандарт Creative Gravis Ultrasound1992Лучший MIDI Sound Blaster AWE321994Аппаратный синтез
Интересный факт: в играх 90-х нужно было выбирать тип звуковой карты в настройках: AdLib, Sound Blaster, Gravis. От этого зависело, как звучит музыка и эффекты.
16Встроенный звук (HD Audio)

С середины 2000-х звук встроили в материнские платы. Отдельные карты почти исчезли.

  • Стандарт: HD Audio (High Definition Audio).
  • Кодек — микросхема, которая делает всю работу (Realtek ALC887, ALC1220 и др.).
  • Качество встроенного звука выросло — для большинства пользователей его достаточно.

Почему отказались от отдельных карт: встроенный звук дешевле, компактнее и уже достаточно хорош для игр, музыки и фильмов.

КодекУровеньSNR Realtek ALC887Бюджетный~90 дБ Realtek ALC1220Топовый~120 дБ ESS SabreАудиофильский~125 дБ
17Дискретные звуковые карты

Для профессионалов и аудиофилов выпускают отдельные звуковые карты.

ТипПодключениеДля кого Внутренняя PCIeВ слот PCIeИгры, музыка Внешняя USBUSB-портСтриминг, подкасты ПрофессиональнаяThunderbolt, USBСтудии, музыканты

Что даёт дискретная карта: лучший ЦАП, усилитель для наушников, защита от помех, больше разъёмов, поддержка ASIO для музыкантов.

Пример: стримеру нужна внешняя звуковая карта с микрофонным входом и микшером. Музыканту — аудиоинтерфейс с ASIO для записи гитары без задержки.
18Из чего состоит звуковая карта
АЦП — запись звука (аналог → цифра).
ЦАП — воспроизведение (цифра → аналог).
Усилитель — для наушников и колонок.
Микшер — смешивание нескольких источников.
Разъёмы — входы и выходы.
Кодек — основная микросхема.

Микшер позволяет смешивать звук из разных программ: игра, музыка, голосовой чат, микрофон. Всё это идёт на выход.

19SNR и THD: качество звука

Два главных показателя качества звуковой карты:

SNR (Signal-to-Noise Ratio)
  • Соотношение сигнал/шум.
  • Измеряется в дБ.
  • Чем больше — тем чище звук.
  • Хорошо: 100+ дБ.
THD (Total Harmonic Distortion)
  • Общие гармонические искажения.
  • Измеряется в %.
  • Чем меньше — тем точнее звук.
  • Хорошо: менее 0.01%.
Пример: встроенный кодек ALC1220 имеет SNR ~120 дБ — это очень хорошо. Старый кодек ALC887 — ~90 дБ, что заметно хуже, но для офиса достаточно.
20Что такое 3D-звук?

3D-звук — это технология, которая создаёт ощущение, что звук исходит из разных точек пространства вокруг слушателя.

  • Позволяет определить, откуда идёт звук: слева, справа, сзади, сверху.
  • Используется в играх, кино, VR.
  • Работает и в наушниках, и в многоканальных системах.

Зачем это нужно: в шутере вы слышите шаги противника за спиной — это может спасти жизнь. В кино — ощущение, что вы внутри сцены.

21Позиционное аудио в играх

Позиционное аудио — звук привязан к объекту в 3D-пространстве.

  • Игровой движок знает, где находится каждый объект.
  • Звуковой движок рассчитывает, как звук доходит до игрока.
  • Учитывается расстояние, препятствия, отражения.
Пример: в игре вы слышите выстрел слева. Звуковой движок делает так, чтобы в левом наушнике звук был громче и раньше, чем в правом. Мозг определяет направление.

Ключевые технологии: EAX, OpenAL, Dolby Atmos, DTS:X, Windows Sonic.

22HRTF: как обмануть мозг

HRTF (Head-Related Transfer Function) — это функция, которая описывает, как ухо и голова человека воспринимают звук с разных направлений.

  • Звук с разных сторон доходит до ушей с разной задержкой.
  • Ушная раковина по-разному отражает звук в зависимости от направления.
  • HRTF моделирует эти эффекты в наушниках.

Результат: в обычных стерео-наушниках можно создать ощущение, что звук идёт сзади, сверху или сбоку. Это называется «виртуальный объёмный звук».

Пример: в игре с поддержкой HRTF вы в наушниках слышите, что вертолёт летит над вами. Хотя у вас всего два динамика — по одному в каждом ухе.
23Технологии 3D-звука
ТехнологияРазработчикОсобенность EAXCreativeИсторическая, для игр 2000-х OpenALОткрытый стандартКроссплатформенный Dolby AtmosDolbyОбъектный звук, для кино и игр DTS:XDTSКонкурент Atmos Windows SonicMicrosoftВстроен в Windows 10/11

Объектный звук (Atmos, DTS:X) — звук привязан не к каналам, а к объектам в пространстве. Система сама решает, как воспроизвести его на вашей конфигурации.

24Многоканальный звук: 5.1, 7.1, 7.1.4

Цифры обозначают количество каналов и сабвуферов.

ФорматКаналыРасшифровка 2.0СтереоЛевый + правый 5.16Фронт, центр, тыл, сабвуфер 7.18+ боковые каналы 7.1.412+ 4 верхних (Atmos)

5.1 — стандарт домашнего кинотеатра. 7.1.4 — топовый формат с верхними колонками для полного погружения.

25Аналоговые разъёмы 3.5 мм (Jack)

Стандартные разъёмы на материнской плате и звуковых картах. Каждый цвет — своё назначение.

ЦветНазначениеКуда подключать ЗелёныйЛинейный выходКолонки, наушники РозовыйМикрофонМикрофон ГолубойЛинейный входВнешний источник ОранжевыйСабвуфер/центр5.1-система ЧёрныйТыловые5.1-система СерыйБоковые7.1-система

Совет: если перепутать цвета — звук может идти не туда. Например, микрофон в зелёном разъёме не будет работать.

26Разъём 6.3 мм (Jack)

6.3 мм (1/4 дюйма) — большой разъём для профессионального аудио.

  • Используется в студиях, на концертах, для музыкальных инструментов.
  • Бывает моно (TS) и стерео (TRS).
  • Надёжнее и долговечнее, чем 3.5 мм.
  • Часто используется для наушников высокого класса.
Пример: профессиональные наушники (например, Beyerdynamic DT 770 Pro) имеют разъём 6.3 мм или переходник с 3.5 мм. Для студийного мониторинга это стандарт.
27RCA (тюльпаны)

RCA — аналоговый разъём для домашних аудиосистем и телевизоров.

  • Красный — правый канал.
  • Белый — левый канал.
  • Жёлтый — видео (композитный).
  • Используется для подключения к ресиверам, усилителям, телевизорам.

Плюс: надёжное соединение. Минус: аналоговый сигнал, помехи на длинных кабелях.

28S/PDIF: цифровой аудиовыход

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface) — цифровой интерфейс для передачи звука без потерь.

Оптический (TOSLINK)
  • Передаёт свет по оптоволокну.
  • Не подвержен электропомехам.
  • Хрупкий кабель.
Коаксиальный
  • Передаёт электрический сигнал.
  • Прочнее, дешевле.
  • Может ловить помехи.

Для чего: подключение к ресиверу или внешнему ЦАП для многоканального звука (5.1, 7.1).

29HDMI и DisplayPort для звука

Современные видеоинтерфейсы передают не только картинку, но и звук.

  • HDMI: до 8 каналов, поддержка Dolby Atmos, DTS:X.
  • DisplayPort: тоже передаёт звук, используется для мониторов со встроенными колонками.
  • Один кабель — и видео, и звук. Удобно для телевизоров и домашних кинотеатров.
Пример: подключаете ноутбук к телевизору по HDMI. Картинка и звук идут по одному кабелю. Не нужно отдельно тянуть аудиокабель.
30USB для аудио

USB — современный интерфейс для внешних звуковых карт, ЦАПов, микрофонов.

УстройствоПрименениеПлюсы USB-ЦАПАудиофилыЛучший звук USB-микрофонСтриминг, подкастыПростота АудиоинтерфейсМузыкантыASIO, запись USB-наушникиИгрыВстроенный ЦАП

Плюс USB: цифровой сигнал идёт до самого устройства, помехи не влияют. ЦАП находится вне корпуса ПК — меньше шумов.

31Bluetooth для аудио

Bluetooth — беспроводная передача звука. Удобно, но есть нюансы.

КодекКачествоЗадержка SBCБазовоеВысокая AACХорошее (Apple)Средняя aptXВысокоеНизкая aptX HDОчень высокоеНизкая LDACМаксимум (Sony)Низкая

Проблема Bluetooth: задержка звука (особенно в играх). Если смотреть видео — губы не совпадают со звуком. Для игр лучше проводные наушники.

32Акустическая система

Акустическая система — это устройство, которое превращает электрический сигнал в звуковые волны.

Колонки
  • Полочные, напольные, саундбары.
  • Активные (со встроенным усилителем) или пассивные.
Наушники
  • Открытые, закрытые, полуоткрытые.
  • Динамические, арматурные, планарные.

Важно: даже самая лучшая звуковая карта не поможет, если колонки или наушники плохие. Акустика — финальное звено цепи.

33Мощность: RMS vs PMPO

На колонках часто пишут «1000 Вт!». Но это не всегда правда.

RMS (Root Mean Square)
  • Реальная мощность.
  • Сколько колонка выдаёт постоянно.
  • Честный показатель.
PMPO (Peak Music Power Output)
  • Маркетинговая цифра.
  • Кратковременный пик.
  • Может быть в 10 раз выше RMS.
Аналогия: RMS — сколько человек может нести постоянно. PMPO — сколько он может поднять один раз и сразу бросить. Покупайте по RMS!
34Сопротивление и чувствительность
Сопротивление (Ом)
  • 4 Ом, 8 Ом, 16 Ом, 32 Ом.
  • Чем меньше — тем мощнее нужен усилитель.
  • Наушники: 16–32 Ом — для телефона, 250+ Ом — для усилителя.
Чувствительность (дБ)
  • Как громко звучит при 1 Вт.
  • Чем выше — тем громче при той же мощности.
  • 90 дБ — норма, 100+ дБ — очень громко.

Пример: наушники 32 Ом / 100 дБ будут громкими от телефона. Наушники 250 Ом / 96 дБ от телефона будут тихими — нужен усилитель.

35Частотный диапазон

Частотный диапазон — какие частоты воспроизводит акустика.

ДиапазонНазваниеЧто звучит 20–200 ГцБасБарабаны, бас-гитара 200–2000 ГцСредниеГолос, гитара 2000–20000 ГцВысокиеТарелки, скрипки
  • Сабвуфер — низкие частоты.
  • Твитер — высокие частоты.
  • Среднечастотник — середина.

Человек слышит от 20 Гц до 20 кГц. Идеальная акустика покрывает весь диапазон.

36Активная и пассивная акустика
Активная
  • Встроенный усилитель.
  • Подключается к розетке.
  • Проще в использовании.
  • Пример: компьютерные колонки.
Пассивная
  • Нужен внешний усилитель.
  • Лучшее качество.
  • Дороже.
  • Пример: студийные мониторы + усилитель.

Для дома: активные колонки проще. Для студии: пассивные + усилитель дают лучший звук.

37Типы наушников
ТипОсобенностьДля чего ОткрытыеЗвук «выходит» наружуДом, студия ЗакрытыеИзоляция от шумаУлица, транспорт ПолуоткрытыеКомпромиссУниверсальные
Тип драйвераОсобенностьЦена ДинамическиеСтандартНизкая АрматурныеТочные, для сценыСредняя ПланарныеБыстрые, детальныеВысокая ЭлектростатическиеТоповое качествоОчень высокая
38Как выбрать акустику под задачи?
ЗадачаЧто важноПример ИгрыПозиционное аудио, микрофонИгровая гарнитура МузыкаЧастотный диапазон, ЦАПСтудийные наушники Монтаж видеоТочность, нейтральностьМониторные наушники СтримингМикрофон, микшерUSB-микрофон + наушники КиноОбъёмный звук5.1-система

Совет: не покупайте «игровые» наушники для музыки и наоборот. Для каждой задачи — своя акустика.

39Сборка мультимедийного ПК

Что важно для разных сценариев:

СценарийCPUGPUЗвук Игры6–8 ядерМощный GPUВстроенный + гарнитура Монтаж видео8–16 ядерСредний GPUВстроенный + мониторы Музыка4–6 ядерВстроеннаяВнешний ЦАП Стриминг8 ядерСредний GPUUSB-микрофон + карта

Для музыки: важен тихий ПК (без шумных вентиляторов) и качественный ЦАП. Для игр — мощный GPU и позиционное аудио.

40Практическое задание

Задание для самостоятельной работы:

  1. Узнайте характеристики своей звуковой карты (кодек, SNR).
  2. Рассчитайте битрейт для:
    • Audio CD (16 бит / 44,1 кГц / стерео),
    • студийной записи (24 бита / 96 кГц / стерео).
  3. Сколько места займёт 4-минутная песня в каждом формате?
  4. Сравните два формата сжатия: MP3 320 кбит/с и FLAC. В чём разница?
  5. Выберите наушники под свои задачи: игры, музыка или учёба. Обоснуйте выбор.
41Вопросы для самопроверки

Ответьте на вопросы:

  1. Что такое звук с точки зрения физики?
  2. Чем аналоговый звук отличается от цифрового?
  3. Что делает АЦП?
  4. Что такое частота дискретизации?
  5. Что такое разрядность?
  6. По какой формуле считается битрейт?
  7. Чем сжатие без потерь отличается от сжатия с потерями?
  8. Что такое психоакустика?
  9. Что делает ЦАП?
  10. Что такое SNR и THD?
  11. Что такое 3D-звук и HRTF?
  12. Чем RMS отличается от PMPO?
42Итоги лекции

Мы рассмотрели:

  • Что такое звук: частота, амплитуда.
  • Аналоговый и цифровой звук.
  • АЦП и ЦАП — преобразователи.
  • Частоту дискретизации и разрядность.
  • Формулу битрейта и практическую задачу.
  • Сжатие без потерь (FLAC) и с потерями (MP3).
  • Психоакустику и маскировку.
  • Звуковые карты: встроенные и дискретные.
  • SNR и THD — показатели качества.
  • 3D-звук: HRTF, Dolby Atmos, DTS:X.
  • Интерфейсы: 3.5 мм, 6.3 мм, RCA, S/PDIF, HDMI, USB, Bluetooth.
  • Акустику: RMS vs PMPO, сопротивление, чувствительность.
  • Типы наушников и колонок.

Звуковая подсистема — это цепочка: источник → АЦП → обработка → ЦАП → акустика. Качество каждого звена влияет на итоговый звук.

43Итоги темы «Мультимедиа»

Мы разобрали две большие подсистемы:

Видеоподсистема (Лекция 8)
  • GPU, VRAM.
  • Пиксели, разрешение, глубина цвета.
  • 3D-конвейер.
  • Интерфейсы: HDMI, DisplayPort.
  • Мониторы: TN, IPS, VA, OLED.
Звуковая подсистема (Лекция 9)
  • АЦП, ЦАП.
  • Частота, разрядность, битрейт.
  • Сжатие звука.
  • 3D-звук, HRTF.
  • Акустика: RMS, сопротивление.

Мультимедиа — это комплекс: видео + звук. Для полноценного опыта нужны обе подсистемы. И обе зависят от процессора, памяти, шин — всего, что мы прошли ранее.

44Спасибо за внимание!

Вопросы?

Следующая тема — практическая работа «Сборка компьютера».

АЦПЦАПбитрейт3D-звукRMS
1 / 44
© 2026 · Материалы подготовлены на основе курса Основы информационных технологий — Лекция 9 · gadget59.ru