System dzwiękowy komputer osobisty jest używany do odtwarzania efektów dźwiękowych i mowy towarzyszących odtwarzanym informacjom wideo i obejmuje:
- moduł nagrywania / odtwarzania;
- syntezator;
- moduł interfejsu;
- mikser;
- system głośników.
Elementy systemu dźwiękowego (z wyjątkiem systemu głośników) są zaprojektowane jako oddzielna karta dźwiękowa lub są częściowo zaimplementowane jako mikroukłady na płycie głównej komputera.
Zazwyczaj sygnały wejściowe i wyjściowe modułu rejestratora / odtwarzania są analogowe, ale przetwarzanie sygnałów audio jest cyfrowe. Dlatego główne funkcje modułu nagrywania / odtwarzania są zredukowane do konwersji analogowo-cyfrowej i cyfrowo-analogowej.
W tym celu wejściowy sygnał analogowy poddawany jest modulacji impulsowo-kodowej (PCM), której istotą jest próbkowanie czasu i reprezentowanie (pomiar) amplitud sygnału analogowego w dyskretnych czasach w postaci liczb binarnych. Konieczne jest takie dobranie częstotliwości próbkowania i głębi bitowej, aby dokładność konwersji analogowo-cyfrowej spełniała wymagania dotyczące jakości odtwarzania dźwięku.
Zgodnie z twierdzeniem Kotelnikowa, jeżeli etap próbkowania czasowego oddzielający sąsiednie próbki (mierzone amplitudy) nie przekracza połowy okresu oscylacji składowej wyższej w widmie częstotliwości konwertowanego sygnału, to próbkowanie czasu nie wprowadza zniekształceń i nie prowadzi do utraty informacji. Jeśli dla wysokiej jakości dźwięku wystarczy odtworzyć szerokie spektrum 20 kHz, to częstotliwość próbkowania powinna wynosić co najmniej 40 kHz. W systemach dźwiękowych komputery osobiste (PC) zwykle mają częstotliwość próbkowania 44,1 lub 48 kHz.
Ograniczona szerokość bitowa liczb binarnych reprezentujących amplitudy sygnału skutkuje próbkowaniem wartości sygnału. W kartach dźwiękowych w większości przypadków używane są 16-bitowe liczby binarne, co odpowiada 216 poziomom kwantyzacji lub 96 dB. Czasami używana jest 20- lub nawet 24-bitowa konwersja A / D.
Oczywiste jest, że poprawa jakości dźwięku poprzez zwiększenie częstotliwości próbkowania f i liczby k poziomów kwantyzacji prowadzi do znacznego zwiększenia głośności S wynikowych danych cyfrowych, ponieważ
S \u003d f t log2k / 8,
gdzie t jest czasem trwania fragmentu dźwięku, S, f i t są mierzone odpowiednio w MB, MHz i sekundach. W dźwięku stereo dane są podwojone. Tak więc przy częstotliwości 44,1 kHz i 216 poziomach kwantyzacji ilość informacji do przedstawienia stereofonicznego fragmentu dźwięku o czasie trwania 1 minuty wynosi około 10,6 MB. Kompresja (kompresja) informacji służy zmniejszeniu wymagań dotyczących zarówno pojemności pamięci do przechowywania informacji audio, jak i szerokości pasma kanałów transmisji danych.
Moduł interfejsu służy do przesyłania zdigitalizowanych informacji audio do innych urządzeń PC (pamięć, system akustyczny) za pośrednictwem magistrali komputerowych. Pasmo autobusy ISAz reguły to za mało, dlatego używają innych magistral - PCI, specjalnego interfejsu instrumenty muzyczne MIDI lub inne interfejsy.
Za pomocą miksera można miksować sygnały dźwiękowe, tworząc dźwięk polifoniczny, dodawać akompaniament muzyczny do fragmentów multimedialnych towarzyszących mowie itp.
Syntezator przeznaczony jest do generowania sygnałów dźwiękowych, najczęściej do symulacji brzmienia różnych instrumentów muzycznych. Do syntezy wykorzystuje się modulację częstotliwości, tablice falowe, modelowanie matematyczne. Dane wejściowe dla syntezatorów (kody nut i typy instrumentów) są zwykle przedstawiane w formacie MIDI (rozszerzenie MID w nazwach plików). Tak więc, stosując metodę modulacji częstotliwości, kontrolowana jest częstotliwość i amplituda zsumowanych sygnałów z generatora głównego i generatora alikwotu. Zgodnie z metodą tablicy fal, sygnał wynikowy uzyskuje się poprzez połączenie zdigitalizowanych próbek dźwięku z prawdziwych instrumentów muzycznych. W metodzie modelowania matematycznego zamiast próbek uzyskanych eksperymentalnie stosuje się matematyczne modele dźwięków.
Reguła 2. Przed podłączeniem urządzenia do sieci spójrz na napis z tyłu urządzenia.
Sprawdź napięcie na wyjściu autotransformatora na biegu jałowym przed podłączeniem do niego urządzenia.
Podczas wykonywania kopii sprawdź napięcie zasilania urządzenia.
Po skończonej pracy wyjmij wtyczkę autotransformatora z sieci. Nie pozostawiaj autotransformatora pod napięciem!
Zasada 3. Bardzo ważne jest, aby wziąć pod uwagę wymagania instalacyjne fotokopiarka... Urządzenie należy zainstalować na płaskiej, poziomej powierzchni. Odchylenie od pozycji poziomej powoduje rozprowadzenie tonera i nośników w kasecie urządzenia w kierunku pochyłości. W związku z tym ich mieszanie staje się trudne, a równomierność pokrycia wałka magnetycznego tonerem jest zaburzona.
Praca laboratoryjna. Dowiedz się, jak działają urządzenia do przetwarzania dźwięku
Cel
Przestudiuj schemat blokowy systemu dźwiękowego komputera PC, z którego składa się system dźwiękowy.
7.2 Postęp prac:
1) Zapoznaj się ze schematem blokowym systemu dźwiękowego komputera.
2) Zbadaj główne komponenty (moduły) systemu dźwiękowego.
3) Zapoznaj się z zasadą działania modułu syntezatora.
4) Zapoznaj się z zasadą działania modułu interfejsu.
5) Zapoznać się z zasadą działania modułu mieszacza.
1) Temat, cel, postęp prac;
2) Sformułowanie i opis zadania indywidualnego;
7.4 pytania testowe
1) Jakie są główne moduły klasycznego systemu dźwiękowego?
2) Jaka jest istota syntetyzowania.
3) Nazwij fazy sygnału audio.
4) Jakie znasz metody syntezy dźwięku?
5) Wymień nowoczesne interfejsy urządzeń audio.
Instrukcje metodyczne.
Struktura systemu dźwiękowego komputera
System dźwiękowy komputera to konstruktywnie karty dźwiękowe, albo zainstalowane w gnieździe na płycie głównej, albo zintegrowane z płytą główną lub kartą rozszerzeń innego podsystemu komputera.
Klasyczny system dźwiękowy, jak pokazano na rysunku 23, zawiera:
1. moduł do nagrywania i odtwarzania dźwięku;
2. moduł syntezatora;
3. moduł interfejsu;
4. moduł mieszacza;
5. system głośników.
Rysunek 23 - Struktura systemu dźwiękowego komputera
Moduł syntezatora
Elektroniczny cyfrowy syntezator systemu nagłośnieniowego pozwala na wygenerowanie niemal każdego dźwięku, w tym brzmienia prawdziwych instrumentów muzycznych. Zasada działania syntezatora została przedstawiona na rysunku 24.
Synteza to proces odtwarzania struktury tonu muzycznego (nuty). Sygnał dźwiękowy dowolnego instrumentu muzycznego ma kilka faz czasowych. Na rysunku 24 ipokazuje fazy sygnału dźwiękowego, który pojawia się po naciśnięciu fortepianu. Dla każdego instrumentu muzycznego forma sygnału będzie wyjątkowa, ale można w nim wyróżnić trzy fazy: ataku, wsparcia i zaniku. Połączenie tych faz nazywa się obwiednia amplitudy,którego kształt zależy od rodzaju instrumentu muzycznego. Czas trwania ataku dla różnych instrumentów muzycznych waha się od jednostek do kilkudziesięciu lub nawet setek milisekund. W fazie zwanej wspomaganiem amplituda sygnału pozostaje prawie niezmieniona, a wysokość tonu muzycznego jest formowana podczas podtrzymywania. Ostatnia faza, tłumienie, odpowiada odcinkowi dość szybkiego spadku amplitudy sygnału.
W nowoczesnych syntezatorach dźwięk powstaje w następujący sposób. Urządzenie cyfrowe wykorzystujące jedną z metod syntezy generuje tzw. Sygnał pobudzenia o zadanej wysokości (nucie), który powinien mieć charakterystykę widmową jak najbardziej zbliżoną do charakterystyk symulowanego instrumentu muzycznego w fazie podparcia, jak pokazano na rysunku 24. b.Następnie sygnał pobudzenia jest podawany do filtra, który symuluje charakterystykę częstotliwościową prawdziwego instrumentu muzycznego. Sygnał z obwiedni amplitudy tego samego instrumentu podawany jest na drugie wejście filtra. Ponadto zestaw sygnałów jest przetwarzany w celu uzyskania specjalnych efektów dźwiękowych, na przykład echa (pogłosu), wykonania chóralnego. Następnie następuje konwersja cyfrowo-analogowa i filtrowanie sygnału za pomocą filtra niskie częstotliwości (LPF).
Kluczowe cechy modułu syntezatora:
Metoda syntezy dźwięku;
Pamięć;
Możliwość sprzętowego przetwarzania sygnału w celu tworzenia efektów dźwiękowych;
Polifonia - maksymalna liczba jednocześnie odtwarzanych elementów dźwiękowych.
Metoda syntezy dźwięku,zastosowany w systemie dźwiękowym komputera, decyduje nie tylko o jakości dźwięku, ale także o składzie systemu. W praktyce syntezatory są instalowane na kartach dźwiękowych, które generują dźwięk przy użyciu następujących metod.
Rysunek 24 - Zasada działania nowoczesnego syntezatora: a - fazy sygnału audio; b - obwód syntezatora
Metoda syntezy oparta na modulacji częstotliwości ( Synteza modulacji częstotliwości -Synteza FM) polega na wykorzystaniu co najmniej dwóch generatorów sygnałów o złożonych kształtach do generowania głosu instrumentu muzycznego. Generator częstotliwości nośnej generuje podstawowy sygnał tonowy, modulowany częstotliwościowo przez sygnał dodatkowych harmonicznych, nadtonów, które określają barwę danego instrumentu. Generator obwiedni kontroluje amplitudę sygnału wynikowego Generator FM zapewnia akceptowalną jakość dźwięku, jest niedrogi, ale nie zapewnia efektów dźwiękowych. Dlatego karty dźwiękowe wykorzystujące tę metodę nie są zalecane zgodnie ze standardem PC99.
Synteza dźwięku oparta na tablicy fal (Synteza tablicy fal -Synteza WT) jest wytwarzana przy użyciu wstępnie zdigitalizowanych próbek dźwiękowych prawdziwych instrumentów muzycznych i innych dźwięków przechowywanych w specjalnej pamięci ROM, wykonanej w postaci układu pamięci lub zintegrowanej z układem pamięci generatora WT. Syntezator WT zapewnia generowanie dźwięku z wysoka jakość... Ta metoda syntezy jest zaimplementowana w nowoczesnych kartach dźwiękowych.
Pamięćna kartach dźwiękowych z syntezatorem WT można go zwiększyć instalując dodatkowe elementy pamięci (ROM) do przechowywania banków z instrumentami.
Efekty dźwiękowesą tworzone za pomocą specjalnego procesora efektów, który może być niezależnym elementem (mikroukładem) lub zintegrowany z syntezatorem WT. Pogłos i Chorus są teraz standardem w większości kart z syntezą WT.
Synteza dźwięku oparta na modelowaniu fizycznym obejmuje wykorzystanie plików modele matematyczne produkcja dźwięku prawdziwych instrumentów muzycznych do generowania cyfrowego i dalszej konwersji na sygnał audio za pomocą przetwornika cyfrowo-analogowego. Karty dźwiękowe wykorzystujące symulację fizyczną nie są jeszcze szeroko stosowane, ponieważ do działania wymagają wydajnego komputera.
Moduł interfejsu
Moduł interfejsu zapewnia wymianę danych między systemem dźwiękowym a innymi urządzeniami zewnętrznymi i wewnętrznymi.
Interfejs ISAw 1998 roku został wyparty w kartach dźwiękowych przez interfejs PCI.
Interfejs PCIzapewnia szerokie pasmo (na przykład wersja 2.1 - ponad 260 Mb / s), co umożliwia równoległą transmisję strumieni audio. Korzystanie z magistrali PCI pozwala poprawić jakość dźwięku, zapewniając stosunek sygnału do szumu powyżej 90 dB. Oprócz, magistrala PCI umożliwia wspólne przetwarzanie danych audio, gdzie zadania przetwarzania i transmisji są współdzielone między systemem audio i procesorem.
MIDI (cyfrowy interfejs instrumentów muzycznych- interfejs cyfrowy instrumenty muzyczne) jest regulowany specjalnym standardem zawierającym specyfikacje dotyczące interfejsu sprzętowego: typy kanałów, kable, porty, przez które połączone są ze sobą urządzenia MIDI, a także opis procedury wymiany danych - protokołu wymiany informacji pomiędzy urządzeniami MIDI. W szczególności za pomocą poleceń MIDI można sterować sprzętem oświetleniowym, sprzętem wideo podczas występu grupy muzycznej na scenie. Urządzenia z interfejsem MIDI łączone są szeregowo, tworząc rodzaj sieci MIDI, w skład której wchodzi kontroler - urządzenie sterujące, które może pełnić rolę komputera PC lub syntezatora klawiatury muzycznej, a także urządzenia slave (odbiorniki) przekazujące informacje do kontrolera za pośrednictwem żądanie. Całkowita długość łańcucha MIDI nie jest ograniczona, ale maksymalna długość kabla między dwoma urządzeniami MIDI nie powinna przekraczać 15 metrów.
Podłączenie komputera do sieci MIDI odbywa się za pomocą specjalnego adaptera MIDI, który posiada trzy porty MIDI: wejściowy, wyjściowy i przelotowy oraz dwa złącza do joysticków.
Karta dźwiękowa zawiera interfejs do podłączania napędów CD-ROM.
7.5.4 Moduł mieszacza
Moduł miksera karty dźwiękowej wykonuje:
Przełączanie (podłączanie / odłączanie) źródeł i odbiorników sygnałów dźwiękowych, a także regulacja ich poziomu;
Miksowanie (miksowanie) kilku sygnałów audio i dostosowywanie poziomu sygnału wynikowego.
Główne cechy modułu mieszacza to:
Liczba zmiksowanych sygnałów w odtwarzanym kanale;
Regulacja poziomu sygnału w każdym mieszanym sygnale;
Regulacja całkowitego poziomu sygnału;
Moc wyjściowa wzmacniacza;
Obecność złączy do podłączenia zewnętrznych i wewnętrznych odbiorników / źródeł sygnałów audio.
Źródła i odbiorniki sygnału audio są połączone przez moduł miksera poprzez złącza zewnętrzne lub wewnętrzne. Zewnętrzne złącza audio zwykle znajdują się z tyłu obudowy jednostka systemowa: Joystick / MIDI- do podłączenia joysticka lub adaptera MIDI; Wejście mikrofonowe- podłączyć mikrofon; Wyrysować- wejście liniowe do podłączenia dowolnych źródeł sygnałów audio; Zakreślać- wyjście liniowe do podłączenia dowolnych odbiorników sygnałów audio; Głośnikdo podłączenia słuchawek (dousznych) lub pasywnego systemu głośników.
Mikser jest programowany przez jedną z nich narzędzia systemu Windowslub używając programu miksera dostarczonego z oprogramowaniem karty dźwiękowej
Zgodność nagłośnienia z jednym ze standardów kart dźwiękowych oznacza, że \u200b\u200bsystem nagłośnienia zapewni wysoką jakość odtwarzania dźwięku. Kwestie kompatybilności są szczególnie ważne w przypadku aplikacji DOS. Każda z nich zawiera listę kart dźwiękowych, z którymi ma współpracować aplikacja DOS.
Sound Blaster Standardobsługują aplikacje do gier DOS, w których ścieżka dźwiękowa jest zaprogramowana dla rodziny kart dźwiękowych Sound Blaster.
Windows Sound System Standard (WSS)firma Microsoft zawiera kartę dźwiękową i pakiet oprogramowania przeznaczony głównie do zastosowań biznesowych.
Przykłady zleceń indywidualnych
Model 1 - karta dźwiękowa SB PCI CMI 8738
Rysunek 25 - Wygląd karta dźwiękowa SB PCI CMI 8738
Opis: Karta dźwiękowa z możliwością odtwarzania dźwięku w formacie 5.1
Rodzaj sprzętu: Multimedialna karta dźwiękowa
Chip: C-Media 8738
Wejścia analogowe: 2
Wyjścia analogowe: 3
Złącza: Zewnętrzne: wejście liniowe, wejście mikrofonu, wyjście na głośnik przedni, wyjście na głośnik tylny, wyjście na głośnik centralny / subwoofer; wewnętrzne: wejście liniowe, wejście CD
Możliwość podłączenia 4 głośników: Tak
Obsługa Dolby Digital 5.1: Tak
Obsługa EAX: EAX 1.0 i 2.0
Interfejs: PCI
Możliwość podłączenia 6 głośników: Tak
Model 2 - karta dźwiękowa SB PCI Terratec Aureon 5.1 PCI
Rysunek 26 - Widok zewnętrzny karty dźwiękowej SB PCI Terratec Aureon 5.1 PCI
Opis: 6-kanałowa karta dźwiękowa.
Dźwięk 3D: EAX 1.0, EAX 2.0, Sensaura, Aureal A3D 1.0, Environment FX, Multi Drive, Zoom FX, I3DL2, DirectSound 3D
Układ: С-media CMI8738 / PCI-6ch-MX
DAC: 16 bitów / 48 kHz
ADC: 16 bitów / 48 kHz
Liczba głośników: 5.1
Wejścia analogowe: 1x niesymetryczne złącze miniJack, wejście mikrofonowe miniJack, złącza wewnętrzne: AUX, wejście CD.
Wyjścia analogowe: Wyjścia audio MiniJack do podłączenia głośników 5.1 (przód, tył, wyjście sub / senter).
S / PDIF: 16 \u200b\u200bbitów / 48 kHz
Cyfrowe I / O: wyjście optyczne (TOSLINK), wejście optyczne (TOSLINK).
Częstotliwość próbkowania: 44,1, 48 kHz
Wymagania systemowe (minimalne): pamięć Intel PentiumIII, AMD K6-III 500 MHz, 64 MB
Interfejs: PCI 2.1, 2.2
System dźwiękowy komputera PC w postaci karty dźwiękowej pojawił się w 1989 roku, znacznie rozszerzając możliwości komputera PC jako technicznego środka informatyzacji.
System dźwiękowy PC- zespół oprogramowania i sprzętu, który spełnia następujące funkcje:
· Nagrywanie sygnałów audio ze źródeł zewnętrznych, takich jak mikrofon lub magnetofon, poprzez konwersję wejściowych analogowych sygnałów audio na cyfrowe, a następnie zapisywanie ich na dysku twardym;
· Odtwarzanie nagranych danych audio za pomocą zewnętrznego systemu głośników lub słuchawek (słuchawki);
· Odtwarzanie płyt audio CD;
· Miksowanie (miksowanie) podczas nagrywania lub odtwarzania sygnałów z kilku źródeł;
Jednoczesne nagrywanie i odtwarzanie sygnałów dźwiękowych (tryb Pełny dupleks);
· Przetwarzanie sygnałów dźwiękowych: edycja, łączenie lub dzielenie fragmentów sygnału, filtrowanie, zmiana jego poziomu;
Przetwarzanie sygnału dźwiękowego zgodnie z algorytmami surround (trójwymiarowe - Dźwięk 3D)dźwięk;
· Generowanie za pomocą syntezatora dźwięku instrumentów muzycznych, a także mowy ludzkiej i innych dźwięków;
· Kontrola pracy zewnętrznych elektronicznych instrumentów muzycznych poprzez specjalny interfejs MIDI.
System dźwiękowy komputera PC to strukturalnie karty dźwiękowe, zainstalowane w gnieździe na płycie głównej lub zintegrowane na płycie głównej lub karcie rozszerzeń innego podsystemu PC, a także urządzenia do nagrywania i odtwarzania danych audio (system akustyczny). Poszczególne moduły funkcjonalne systemu dźwiękowego mogą być wykonane w postaci kart-córek zainstalowanych w odpowiednich złączach karty dźwiękowej.
Klasyczny system nagłaśniający, jak pokazano na rys. 4.23, zawiera:
Moduł nagrywania i odtwarzania dźwięku;
Moduł syntezatora;
Moduł interfejsu;
Moduł miksera;
System akustyczny.
Figa. 4.23. Struktura systemu dźwiękowego komputera.
Pierwsze cztery moduły są zwykle instalowane na karcie dźwiękowej. Ponadto istnieją karty dźwiękowe bez modułu syntezatora lub modułu cyfrowego nagrywania / odtwarzania dźwięku. Każdy z modułów może być wykonany jako oddzielny mikroukład lub być częścią wielofunkcyjnego mikroukładu. Zatem chipset systemu dźwiękowego może zawierać zarówno kilka, jak i jeden mikroukład.
Projekt systemu dźwiękowego komputera PC podlega znaczącym zmianom; są płyty główne z zainstalowanym chipsetem do przetwarzania dźwięku.
Jednak przeznaczenie i funkcje modułów nowoczesnego systemu nagłaśniającego (niezależnie od jego konstrukcji) nie ulegają zmianie. Rozważając funkcjonalne moduły karty dźwiękowej, zwykle używa się terminów „system dźwiękowy komputera PC” lub „karta dźwiękowa”.
System dźwiękowy komputera składa się z adapter dźwięku (karta dźwiękowa) oraz elektroakustyczne przetworniki drgań dźwięku (mikrofon i głośniki).
Karty dźwiękowe spełniają następujące funkcje:
§ Próbkowanie sygnałów analogowych o częstotliwościach 11,025 kHz, 22,05 i 44,1 kHz. Pierwsza częstotliwość odnosi się do kart 8-bitowych, pozostałe do kart 16-bitowych;
§ 8 lub 16-bitowa kwantyzacja, kodowanie i dekodowanie z wykorzystaniem liniowej modulacji kodu impulsowego (PCM);
§ jednoczesne nagrywanie i odtwarzanie informacji audio (tryb pełnego dupleksu);
§ wprowadzanie sygnału przez mikrofon monofoniczny z automatyczną kontrolą poziomu sygnału wejściowego;
§ wejście i wyjście sygnałów audio poprzez wejście / wyjście liniowe;
§ miksowanie (miksowanie) sygnałów z kilku źródeł i dostarczanie całego sygnału do kanału wyjściowego. Wykorzystane źródła to:
a) CD-ROM z wyjściem analogowym;
c) syntezator muzyczny;
d) zewnętrzne źródło podłączone do wejścia liniowego.
§ kontrola poziomu sygnału całkowitego i sygnału każdego z kanałów oddzielnie;
§ przetwarzanie sygnałów stereo;
§ synteza fal dźwiękowych z wykorzystaniem modulacji częstotliwości (FM) i tablic falowych (WT).
Karta dźwiękowa nie może wykorzystywać więcej niż 13% zasobów procesora komputera przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i nie więcej niż 7% przy fg \u003d 22,05 kHz. Karta dźwiękowa przetwarza sygnały analogowe i cyfrowe. Zgodnie ze specyfikacją AC-97 ( Audio Codec 97 Specyfikacja komponentów), opracowany przez firmę Intel w 1997 roku, przetwarzanie sygnału audio jest podzielone między dwa urządzenia:
kodek audio (Kodek AC-audio) i
cyfrowy kontroler (DC - kontroler cyfrowy).
Analogowy LSI powinien znajdować się blisko złączy audio we / wy i możliwie daleko od hałaśliwych magistral cyfrowych. Cyfrowa LSI jest bliżej magistrala systemowa karta dźwiękowa. Te mikroukłady są połączone za pośrednictwem zunifikowanej wewnętrznej magistrali AC-link. W nowoczesnych modelach komputerów PC te mikroukłady znajdują się na płyta główna komputer. Rozszerzona modyfikacja LSI kodeka audio dodatkowo działa jako modem.
W uproszczonej formie schemat systemu audio RS można przedstawić w następujący sposób (rysunek 10.13). Mikrofon (M) przekształca drgania akustyczne w elektryczne, a głośnik (gr.) Przekształca drgania elektryczne w akustyczne. Sygnał wejściowy z mikrofonu jest wzmacniany, az wejścia liniowego podawany jest bezpośrednio do przetwornika analogowo-cyfrowego.
Rysunek 10.13 - Struktura karty dźwiękowej
Sygnał dyskretny można przedstawić jako iloczyn oryginalnego sygnału U (t) i sekwencji próbkowania P (t)
U re(t) \u003d U (t) P (t).
Sekwencja próbkowania składa się z bardzo krótkich impulsów. W opisie teoretycznym sekwencja ta jest reprezentowana przez δ - impulsy, które następują z częstotliwością próbkowania f о \u003d 1 / T о
P (t) \u003d ∑ δ (t - nT o)
Schemat czasowy procesu pobierania próbek i kwantyzacji przedstawiono na rysunku 10.14.
Synteza sygnałów dźwiękowych.Syntezator jest przeznaczony do generowania dźwięków instrumentów muzycznych, które odpowiadają określonym nutom, a także do tworzenia dźwięków „niemuzycznych”: szum wiatru, strzały itp.
Ta sama nuta grana na instrumencie muzycznym brzmi inaczej (skrzypce, trąbka, saksofon). Wynika to z faktu, że chociaż pewna nuta odpowiada wibracjom o określonej częstotliwości, dźwięki różne instrumenty, oprócz tonu podstawowego (sinusoidy), charakteryzują się obecnością dodatkowych harmonicznych - podteksty.To podteksty określają barwę głosu instrumentu muzycznego.
Rysunek 10.14 - Schemat czasowy digitalizacji sygnału wejściowego
Sygnał dźwiękowy tworzony za pomocą instrumentu muzycznego składa się z trzech charakterystycznych fragmentów - faz. Na przykład po naciśnięciu klawisza fortepianu amplituda dźwięku najpierw szybko rośnie do maksimum, a następnie nieznacznie maleje (rysunek 10.15). Początkowa faza sygnału audio nazywana jest atakiem. Czas trwania ataku dla różnych instrumentów muzycznych waha się od jednostek do dziesiątek lub nawet setek ms. Po ataku rozpoczyna się faza „wsparcia”, podczas której sygnał dźwiękowy ma stabilną amplitudę. Słuchowe poczucie tonu kształtuje się już na etapie wsparcia.
Następnie następuje sekcja ze stosunkowo szybkim zanikiem poziomu sygnału. Obwiednia drgań podczas ataku, podparcia i zaniku nazywana jest obwiednią amplitudy. Różne instrumenty muzyczne mają różne zakresy amplitudy, jednak zaznaczone fazy są typowe dla prawie wszystkich instrumentów muzycznych z wyjątkiem perkusji.
Aby stworzyć elektroniczny analog prawdziwego dźwięku, tj. dla synteza dźwięk, musisz odtworzyć obwiednie harmonicznych, które składają się na prawdziwy dźwięk. Istnieje kilka metod syntezy. Jedną z pierwszych i najczęściej badanych jest synteza addytywna. Dźwięk w procesie syntezy powstaje poprzez dodanie kilku oryginalnych fal dźwiękowych. Metodę tę zastosowano w klasycznym organie. Specjalna konstrukcja zaworów wydawała dźwięk kilku rur naraz po naciśnięciu klawisza. W tym przypadku brzmiące trąbki były strojone unisono lub w jednej lub dwóch oktawach. Po naciśnięciu klawisza najpierw zabrzmiały krótkie piszczałki, wydając wysokie tony, potem wchodziła część środkowa i ostatnia - bas.
Dzięki cyfrowej syntezie addytywnej harmoniczne N powstają osobno z częstotliwościami od fa 1 do fa N i amplitudy od ZA 1 (t) do ZA N (t). Następnie dodaje się te harmoniczne.
druga Metoda jest rodzajem syntezy nieliniowej. Sygnał z jednego generatora jest używany do wytworzenia jednego dźwięku muzycznego. Zabarwienie harmoniczne uzyskuje się w wyniku nieliniowych zniekształceń pierwotnego sygnału. W tym celu sygnał sinusoidalny generowany przez generator sterowany kodem (CCG) o amplitudzie ZA 1 i częstotliwość fa 1 (rysunek 10.16 a) przechodzi przez element nieliniowy o pewnej charakterystyce K (x) (Rysunek 10.16 b). Znając amplitudę sygnału ZA 1 i typ charakterystyczny K (x)można obliczyć widmo sygnału wyjściowego (rysunek 10.16 c).
Kolejną szeroko rozpowszechnioną metodą jest synteza oparta na modulacja częstotliwości (szeroko stosowany w Yamaha EMP). W przypadku modulacji częstotliwości następuje zmiana częstotliwości fa 0 drgań nośnika U (t) \u003d A grzech(2π fa 0 + φ) zgodnie z prawem oscylacji modulującej x(t). Wyrażenia dla oscylacji modulowanej częstotliwością mają postać
U (t) \u003d A grzech (ω o t + Δω∫dt),
Wielkość zmiany częstotliwości oscylacji nośnej Δω 0 \u003d 2π fa 0 nazywa się odchyleniem częstotliwości, a współczynnik odchylenia Δ fa 0 modulowana częstotliwość fali do modulowanej częstotliwości fali fa m nazywany jest indeksem modulacji częstotliwości m f \u003d Δ fa 0 / f m. Zmieniając wskaźnik modulacji, można zmienić widmo sygnału na wyjściu modulatora i tym samym uzyskać jakość syntetyzowanego dźwięku, zbliżoną do naturalnego.
Wyrażenia dla oscylacji modulowanej częstotliwościowo z oscylacją modulowaną sinusoidalną x(t) \u003d sin ω o t ma postać
U (t) \u003d A grzech .
Widmo sygnałów modulowanych przy różnych wskaźnikach modulacji pokazano na rysunku 10.17.
wiedzieć:
System dźwiękowy PC. Kompozycja nagłośnienia na PC. Zasada działania i specyfikacje karty dźwiękowe. Wskazówki dotyczące usprawnienia nagłośnienia. Zasada przetwarzania informacji dźwiękowych. Specyfikacja systemów dźwiękowych.
Instrukcje metodyczne
System dźwiękowy PC - zestaw narzędzi programowych i sprzętowych realizujących następujące funkcje:
nagrywanie sygnałów audio ze źródeł zewnętrznych, takich jak mikrofon lub magnetofon, poprzez konwersję wejściowych analogowych sygnałów audio na cyfrowe, a następnie przechowywanie ich na dysku twardym;
odtwarzanie nagranych danych audio za pomocą zewnętrznego systemu głośników lub słuchawek (słuchawek);
odtwarzanie płyt audio CD;
miksowanie (miksowanie) podczas nagrywania lub odtwarzania sygnałów z wielu źródeł;
jednoczesne nagrywanie i odtwarzanie sygnałów audio (tryb Full Duplex);
przetwarzanie sygnałów dźwiękowych: edycja, łączenie lub dzielenie fragmentów sygnału, filtrowanie, zmiana jego poziomu;
przetwarzanie sygnału dźwiękowego zgodnie z algorytmami dźwięku przestrzennego (trójwymiarowego - 3D-Sound);
generowanie instrumentów muzycznych za pomocą syntezatora, a także mowy ludzkiej i innych dźwięków;
kontrola działania zewnętrznych elektronicznych instrumentów muzycznych poprzez specjalny interfejs MIDI.
Rysunek 10 - Struktura systemu dźwiękowego komputera
Klasyczny system nagłaśniający, jak pokazano na rys. 5.1, zawiera:
moduł rejestrowania i odtwarzania dźwięku;
moduł syntezatora;
moduł interfejsu;
moduł mieszacza;
system głośników.
Projekty systemu dźwiękowego PC ulegają znaczącym zmianom; są płyty główne z zainstalowanym chipsetem do przetwarzania dźwięku.
Jednak przeznaczenie i funkcje modułów nowoczesnego systemu nagłaśniającego (niezależnie od jego konstrukcji) nie ulegają zmianie. Rozważając funkcjonalne moduły karty dźwiękowej, zwykle używa się terminów „system dźwiękowy komputera” lub „karta dźwiękowa”
Pytania do samokontroli:
System dźwiękowy do komputera;
Skład systemu dźwiękowego komputera;
Zasada działania i parametry techniczne kart dźwiękowych;
Wskazówki dotyczące poprawy systemu dźwiękowego;
Zasada przetwarzania informacji dźwiękowych;
Specyfikacja systemów dźwiękowych.
Temat 6.2 Moduł interfejsów do przetwarzania informacji audio
Uczeń musi:
mam pomysł:
o systemie nagłaśniającym na PC
wiedzieć:
skład podsystemu dźwiękowego komputera PC;
zasada działania modułu nagrywania i odtwarzania;
zasada modułu syntezatora;
zasada działania modułu interfejsu;
zasada działania modułu mieszacza;
organizacja systemu głośników.
Skład podsystemu dźwięku komputera. Moduł nagrywania i odtwarzania. Moduł syntezatora. Moduł interfejsu. Moduł mieszacza. Zasada działania i specyfikacje systemy głośnikowe... Oprogramowanie. Formaty plików dźwiękowych. Narzędzia do rozpoznawania mowy.
Instrukcje metodyczne
Moduł nagrywania i odtwarzania systemu dźwiękowego przeprowadza konwersje analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe w trybie programowanej transmisji danych audio lub ich transmisji kanałami DMA (Direct Memory Access - kanał bezpośredniego dostępu do pamięci).
Nagrywanie dźwięku to przechowywanie informacji o wahaniach ciśnienia akustycznego w czasie nagrywania. Obecnie do nagrywania i przesyłania informacji o dźwięku wykorzystywane są sygnały analogowe i cyfrowe. Innymi słowy, sygnał audio może być analogowy lub cyfrowy.
W większości przypadków sygnał dźwiękowy jest wprowadzany na kartę dźwiękową komputera w postaci analogowej. Ze względu na to, że komputer PC obsługuje tylko sygnały cyfrowe, sygnał analogowy musi zostać przekształcony na cyfrowy. Jednocześnie system akustyczny zainstalowany na wyjściu karty dźwiękowej PC odbiera tylko analogowe sygnały elektryczne, dlatego po przetworzeniu sygnału za pomocą komputera PC konieczne jest odwrócenie sygnału cyfrowego na analogowy.
Konwersja analogowo-cyfrowa to konwersja sygnału analogowego na cyfrowy i składa się z następujących głównych etapów: próbkowania, kwantyzacji i kodowania.
^ Wcześniej analogowy sygnał audio podawany był do filtra analogowego, który ogranicza pasmo częstotliwości sygnału.
Próbkowanie sygnału polega na próbkowaniu próbek sygnału analogowego o określonej częstotliwości i jest określane na podstawie częstotliwości próbkowania. Ponadto częstotliwość próbkowania powinna być co najmniej dwukrotnie większa od częstotliwości najwyższej harmonicznej (składowej częstotliwości) oryginalnego sygnału audio.
Kwantyzacja amplitudy to pomiar chwilowych wartości amplitudy sygnału dyskretnego w czasie i jego przekształcenie w sygnał dyskretny w czasie. Rysunek 11 pokazuje proces kwantyzacji poziomu sygnału analogowego, z chwilowymi wartościami amplitud kodowanymi w liczbach 3-bitowych.
^
Rysunek 11 - Schemat konwersji analogowo-cyfrowej sygnału audio
Kodowanie polega na konwersji skwantowanego sygnału na kod cyfrowy. W tym przypadku dokładność pomiaru podczas kwantyzacji zależy od liczby bitów słowa kodowego.
^
Rysunek 12 - Próbkowanie w czasie i kwantyzacja pod względem poziomu analogowego sygnału kwantyzacji amplitudy próbki.
Przetwarzanie analogowo-cyfrowe odbywa się za pomocą specjalnego urządzenia elektronicznego - przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), w którym próbki sygnału dyskretnego są przekształcane w ciąg liczb. Powstały cyfrowy strumień danych, tj. sygnał zawiera zarówno pożądane, jak i niepożądane zakłócenia wysokiej częstotliwości, dla których odebrane dane cyfrowe są filtrowane przez filtr cyfrowy.
Ogólnie, konwersja cyfrowo-analogowa przebiega w dwóch etapach, jak pokazano na rysunku 12. Na pierwszym etapie próbki sygnału są pobierane ze strumienia danych cyfrowych za pomocą przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC), a następnie z częstotliwością próbkowania. W drugim etapie ciągły sygnał analogowy jest tworzony z dyskretnych próbek poprzez wygładzanie (interpolację) przy użyciu filtra dolnoprzepustowego, który tłumi okresowe składowe widma sygnału dyskretnego.
Aby zmniejszyć ilość danych cyfrowych wymaganych do reprezentacji sygnału audio o danej jakości, stosuje się kompresję (kompresję), która polega na zmniejszeniu liczby próbek i poziomów kwantyzacji lub liczby bitów na próbkę.
^
Rysunek 13 - Schemat konwersji cyfrowo-analogowej
Takie metody kodowania danych audio przy użyciu specjalnych urządzeń kodujących mogą zmniejszyć przepływ informacji do prawie 20% oryginału. Wybór metody kodowania zapisu informacji dźwiękowej zależy od zestawu programów kompresujących - kodeków (kodek-dekodowanie), dostarczanych z oprogramowaniem karty dźwiękowej lub zawartych w systemie operacyjnym.
Wykonując funkcje konwersji sygnałów analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych, moduł cyfrowego nagrywania i odtwarzania dźwięku zawiera ADC, DAC i jednostkę sterującą, które są zwykle zintegrowane w pojedynczym mikroukładzie, zwanym również kodekiem. Główne cechy tego modułu to: częstotliwość próbkowania; rodzaj i pojemność ADC i DAC; metoda kodowania danych audio; możliwość pracy w trybie Full Duplex.
Częstotliwość próbkowania określa maksymalną częstotliwość rejestrowanego lub odtwarzanego sygnału. Do nagrywania i odtwarzania ludzkiej mowy wystarcza 6-8 kHz; muzyka o niskiej jakości - 20-25 kHz; dla dźwięku wysokiej jakości (Audio CD) częstotliwość próbkowania musi wynosić co najmniej 44 kHz. Prawie wszystkie karty dźwiękowe obsługują nagrywanie i odtwarzanie stereofonicznego sygnału audio o częstotliwości próbkowania 44,1 lub 48 kHz.
^ Szerokość bitowa ADC i DAC określa głębię bitową sygnału cyfrowego (8, 16 lub 18 bitów).
Full Duplex (full duplex) - tryb transmisji danych na kanale, zgodnie z którym nagłośnienie może jednocześnie odbierać (nagrywać) i przesyłać (odtwarzać) dane audio. Jednak nie wszystkie karty dźwiękowe w pełni obsługują ten tryb, ponieważ nie zapewniają wysokiej jakości dźwięku przy intensywnej wymianie danych. Takie karty mogą być używane do pracy z danymi głosowymi w Internecie, na przykład podczas telekonferencji, gdy dźwięk wysokiej jakości nie jest wymagany.
Moduł syntezatora
Cyfrowy syntezator muzyki elektronicznej systemu dźwiękowego pozwala generować prawie każdy dźwięk, w tym dźwięk prawdziwych instrumentów muzycznych. Zasada działania syntezatora została przedstawiona na rysunku 14.
Syntetyzacja to proces odtwarzania struktury tonu muzycznego (nuty). Sygnał dźwiękowy dowolnego instrumentu muzycznego ma kilka faz czasowych. Rysunek 15a przedstawia fazy sygnału dźwiękowego, który pojawia się po naciśnięciu klawisza fortepianu. Dla każdego instrumentu muzycznego forma sygnału będzie wyjątkowa, ale można w nim wyróżnić trzy fazy: ataku, wsparcia i zaniku. Połączenie tych faz nazywa się obwiednią amplitudy, której kształt zależy od rodzaju instrumentu muzycznego. Czas trwania ataku na różne instrumenty muzyczne zmienia się od jednostek do kilkudziesięciu, a nawet setek milisekund. W fazie zwanej wspomaganiem amplituda sygnału prawie się nie zmienia, a wysokość tonu muzycznego jest formowana podczas podtrzymywania. Ostatnia faza, tłumienie, odpowiada odcinkowi wystarczająco szybkiego spadku amplitudy sygnału.
W nowoczesnych syntezatorach dźwięk powstaje w następujący sposób. Urządzenie cyfrowe wykorzystujące jedną z metod syntezy generuje tzw. Sygnał pobudzenia o określonej wysokości (nucie), który powinien mieć charakterystykę widmową jak najbardziej zbliżoną do charakterystyk symulowanego instrumentu muzycznego w fazie nośnej, jak pokazano na rysunku 15, b. Następnie sygnał pobudzenia jest podawany do filtra, który symuluje odpowiedź amplitudowo-częstotliwościową prawdziwego instrumentu muzycznego. Sygnał z obwiedni amplitudy tego samego instrumentu podawany jest na drugie wejście filtra. Ponadto zestaw sygnałów jest przetwarzany w celu uzyskania specjalnych efektów dźwiękowych, na przykład echa (pogłos), wykonania chorałowego (ho-rus). Następnie przeprowadza się konwersję cyfrowo-analogową i filtrowanie sygnałów przy użyciu filtra dolnoprzepustowego (LPF).
Rycina 15 - Zasada działania nowoczesnego syntezatora: a - fazy sygnału audio; 6 - obwód syntezatora
Kluczowe cechy modułu syntezatora:
metoda syntezy dźwięku;
pamięć;
możliwość sprzętowego przetwarzania sygnału w celu tworzenia efektów dźwiękowych;
polifonia - maksymalna liczba jednocześnie odtwarzanych elementów dźwiękowych.
Metoda syntezy oparta na syntezie modulacji częstotliwości (synteza FM) polega na użyciu co najmniej dwóch generatorów złożonych fal do generowania głosu instrumentu muzycznego. Generator częstotliwości nośnej generuje sygnał podstawowy, modulowany częstotliwościowo przez sygnał dodatkowych harmonicznych, podtony, które określają barwę dźwięku danego instrumentu. Generator obwiedni kontroluje amplitudę sygnału wynikowego. Generator FM zapewnia akceptowalną jakość dźwięku, jest niedrogi, ale nie zapewnia efektów dźwiękowych. W związku z tym karty dźwiękowe korzystające z tej metody nie są zalecane zgodnie ze standardem PC99.
Synteza dźwięku na podstawie tabeli fal (synteza WT) jest wytwarzana przy użyciu wstępnie zdigitalizowanych próbek dźwięku prawdziwych instrumentów muzycznych i innych dźwięków przechowywanych w specjalnej pamięci ROM, wykonanych w postaci układu pamięci lub zintegrowanych z układem pamięci generatora WT. Syntezator WT zapewnia generowanie dźwięku wysokiej jakości. Ta metoda syntezy jest zaimplementowana w nowoczesnych kartach dźwiękowych.
^ Ilość pamięci na kartach dźwiękowych z syntezatorem WT można zwiększyć, instalując dodatkowe elementy pamięci (ROM) do przechowywania banków z instrumentami.
Efekty dźwiękowe są tworzone za pomocą specjalnego efektu procesora, który może być niezależnym elementem (mikroukładem) lub zintegrowany z syntezatorem WT. Dla zdecydowanej większości kart z syntezą WT, efekty pogłosu i chorus stały się standardem. Synteza dźwięku oparta na modelowaniu fizycznym obejmuje wykorzystanie matematycznych modeli produkcji dźwięku prawdziwych instrumentów muzycznych do generowania cyfrowego i dalszej konwersji na sygnał audio za pomocą przetwornika cyfrowo-analogowego. Karty dźwiękowe wykorzystujące symulację fizyczną nie są jeszcze szeroko stosowane, ponieważ do działania wymagają wydajnego komputera.
Moduł interfejsu zapewnia wymianę danych między systemem dźwiękowym a innymi urządzeniami zewnętrznymi i wewnętrznymi.
Interfejs PCI zapewnia szeroką przepustowość (na przykład wersja 2.1 - ponad 260 Mb / s), co pozwala na równoległe przesyłanie strumieni audio. Korzystanie z magistrali PCI pozwala poprawić jakość dźwięku, zapewniając stosunek sygnału do szumu powyżej 90 dB Ponadto magistrala PCI umożliwia wspólne przetwarzanie danych audio, gdy zadania przetwarzania i transmisji są współdzielone między systemem audio a procesorem.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface) jest regulowany specjalnym standardem zawierającym specyfikacje interfejsu sprzętowego: typy kanałów, kable, porty, przez które połączone są ze sobą urządzenia MIDI, a także opis procedury wymiany danych - protokół wymiany informacji między urządzeniami MIDI. W szczególności za pomocą poleceń MIDI można kontrolować sprzęt oświetleniowy, sprzęt wideo podczas występu grupy muzycznej na scenie. Urządzenia z interfejsem MIDI są połączone szeregowo, tworząc rodzaj sieci MIDI, która zawiera kontroler - urządzenie sterujące, które może być używane jako komputer PC lub syntezator klawiatury muzycznej, a także urządzenia podrzędne (odbiorniki) przesyłające informacje do kontrolera za pośrednictwem jego żądanie. Całkowita długość łańcucha MIDI nie jest ograniczona, ale maksymalna długość kabla między dwoma urządzeniami MIDI nie powinna przekraczać 15 metrów.
Komputer PC podłączany jest do sieci MIDI za pomocą specjalnego adaptera MIDI, który posiada trzy porty MIDI: wejściowy, wyjściowy i transfer danych typu end-to-end, a także dwa złącza do podłączenia joysticków.
^ Karta dźwiękowa zawiera interfejs do podłączania napędów CD-ROM
Moduł mieszacza
Moduł miksera karty dźwiękowej wykonuje:
przełączanie (podłączanie / odłączanie) źródeł i odbiorników sygnałów dźwiękowych oraz regulacja ich poziomu;
miksowanie (miksowanie) kilku sygnałów audio i dostosowywanie poziomu sygnału wynikowego.
liczba zmiksowanych sygnałów w odtwarzanym kanale;
kontrola poziomu sygnału w każdym kanale miksowania;
regulacja całkowitego poziomu sygnału;
moc wyjściowa wzmacniacza;
obecność złączy do łączenia zewnętrznego i wewnętrznego
odbiorniki / źródła sygnałów audio.
Sterowanie programowe miksera odbywa się za pomocą systemu Windows lub za pomocą programu miksera, który jest dostarczany z oprogramowaniem karty dźwiękowej.
Zgodność systemu dźwiękowego z jednym ze standardów kart dźwiękowych oznacza, że \u200b\u200bsystem dźwiękowy zapewni wysoką jakość odtwarzania sygnałów dźwiękowych. Problemy ze zgodnością są szczególnie ważne w aplikacjach DOS. Każda z nich zawiera listę kart dźwiękowych, z którymi aplikacja DOS ma współpracować.
Standard Sound Blaster obsługuje aplikacje w postaci gier na DOS, w których dźwięk programowany jest z orientacją na karty dźwiękowe z rodziny Sound Blaster.
^ Standard Windows Sound System (WSS) firmy Microsoft obejmuje kartę dźwiękową i pakiet oprogramowania, który koncentruje się głównie na aplikacjach biznesowych.
System akustyczny (AC) bezpośrednio przekształca elektryczny sygnał dźwiękowy w wibracje akustyczne i jest ostatnim ogniwem na ścieżce odtwarzania dźwięku. Struktura głośnika z reguły obejmuje kilka głośników, z których każdy może mieć jednego lub więcej głośników. Liczba głośników w głośniku zależy od liczby elementów, które tworzą sygnał audio i tworzą osobne kanały audio.
Z reguły zasada działania i konstrukcja wewnętrzna głośników do użytku domowego i stosowanych w technicznych środkach informatyzacji w ramach systemu głośników PC praktycznie się nie różnią.
Zasadniczo głośnik PC składa się z dwóch głośników zapewniających reprodukcję stereo. Zwykle każdy głośnik w głośniku PC ma jeden głośnik, jednak w drogich modelach stosuje się dwa: dla wysokich i niskich częstotliwości. Jednocześnie nowoczesne modele głośników pozwalają na odtwarzanie dźwięku w prawie całym słyszalnym zakresie częstotliwości dzięki zastosowaniu specjalnej konstrukcji głośników lub głośników.
Aby odtworzyć niskie i ultra-niskie częstotliwości z wysoką jakością w głośnikach, oprócz dwóch głośników zastosowano trzecią jednostkę dźwiękową - subwoofer, zainstalowany pod biurkiem. Ten trzyczęściowy głośnik komputerowy składa się z dwóch tak zwanych głośników satelitarnych, które odtwarzają średnie i wysokie częstotliwości (około 150 Hz do 20 kHz) oraz subwoofera, który odtwarza częstotliwości poniżej 150 Hz.
Charakterystyczną cechą głośników komputerowych jest możliwość posiadania własnego wbudowanego wzmacniacza mocy. Głośnik z wbudowanym wzmacniaczem nazywa się aktywnym. Nie ma pasywnego wzmacniacza głośników.
Główną zaletą aktywnego głośnika jest możliwość podłączenia do wyjścia liniowego karty dźwiękowej. Aktywne zasilanie głośników jest dostarczane z baterii (akumulatorów) lub z sieć elektryczna poprzez specjalny adapter wykonany w postaci oddzielnego zewnętrznego bloku lub modułu zasilającego montowanego w przypadku jednego z głośników.
Moc wyjściowa głośników komputerowych może zmieniać się w szerokim zakresie i zależy od specyfikacji wzmacniacza i głośników. Jeśli system jest przeznaczony do odtwarzania gier komputerowych, wystarczająca moc 15–20 watów na głośnik dla średnich pomieszczeń. Jeśli chcesz zapewnić dobrą słyszalność podczas wykładu lub prezentacji dla dużej publiczności, możesz użyć jednego głośnika o mocy do 30 W na kanał. Wraz ze wzrostem mocy głośników, jego wymiary i koszty rosną.
^ Główne cechy głośników: odtwarzane pasmo częstotliwości, czułość, współczynnik harmonicznych, moc.
Pasmo odpowiedzi częstotliwościowej (FrequencyResponse) to zależność amplitudowo-częstotliwościowa ciśnienia akustycznego lub zależność ciśnienia akustycznego (natężenia dźwięku) od częstotliwości napięcia przemiennego dostarczanego do cewki głośnika. Pasmo częstotliwości odbierane przez ludzkie ucho mieści się w zakresie od 20 do 20 000 Hz. Głośniki z reguły mają zasięg ograniczony w zakresie niskich częstotliwości 40–60 Hz. Aby rozwiązać problem odtwarzania niskich częstotliwości, można zastosować subwoofer.
Czułość głośnika (Sensitivity) charakteryzuje się ciśnieniem akustycznym, jakie wytwarza on w odległości 1 m, gdy na jego wejście doprowadzony jest sygnał elektryczny o mocy 1 W. Zgodnie z wymogami norm czułość jest definiowana jako średnie ciśnienie akustyczne w pewnym paśmie częstotliwości.
Im wyższa wartość tej cechy, tym lepiej głośnik przekazuje zakres dynamiki programu muzycznego. Różnica między „najcichszymi” a „najgłośniejszymi” dźwiękami współczesnych fonogramów wynosi 90 - 95 dB lub więcej. Głośniki o wysokiej czułości dobrze odtwarzają zarówno ciche, jak i głośne dźwięki.
Współczynnik zniekształceń harmonicznych (całkowite zniekształcenie harmoniczne - THD) szacuje zniekształcenia nieliniowe związane z pojawieniem się nowych składowych widmowych w sygnale wyjściowym. Współczynnik harmoniczny jest znormalizowany w kilku zakresach częstotliwości. Na przykład w przypadku wysokiej jakości głośników Hi-Fi stosunek ten nie powinien przekraczać: 1,5% w zakresie częstotliwości 250 - 1000 Hz; 1,5% w zakresie częstotliwości 1000 - 2000 Hz i 1,0% w zakresie częstotliwości 2000 - 6300 Hz. Im niższa wartość zniekształceń harmonicznych, tym lepszy głośnik.
Moc elektryczna (obsługa mocy), którą głośnik może wytrzymać, jest jedną z głównych cech charakterystycznych. Nie ma jednak bezpośredniej korelacji między mocą a jakością odtwarzania dźwięku. Maksymalne ciśnienie akustyczne zależy raczej od czułości, podczas gdy moc AC decyduje głównie o jego niezawodności.
Często zestaw głośników do komputera PC wskazuje wartość mocy szczytowej systemu głośników, która nie zawsze odzwierciedla rzeczywistą moc systemu, ponieważ może przekroczyć moc nominalną 10 razy. Ze względu na znaczną różnicę w procesach fizycznych, jakie zachodzą podczas testów elektrowni jądrowych, wartości mocy elektrycznych mogą się różnić kilkakrotnie. Aby porównać moc różnych głośników, musisz wiedzieć, jaka moc jest wskazywana przez producenta produktu i jakie metody testowe są określane.
Niektóre modele głośników Microsoft nie łączą się z kartą dźwiękową, ale z port USB... W tym przypadku dźwięk dociera do głośników w postaci cyfrowej, a jego dekodowanie jest wykonywane przez mały chipset zainstalowany w głośnikach.
Pytania do samokontroli:
Skład podsystemu dźwiękowego PC;
Moduł nagrywania i odtwarzania;
Moduł syntezatora;
Moduł interfejsu;
Moduł mieszacza;
Zasada działania i parametry techniczne systemów akustycznych. Oprogramowanie;
Formaty plików dźwiękowych;
Narzędzia do rozpoznawania mowy.
Praca praktyczna 8. System nagłośnienia komputera
Uczeń musi:
mam pomysł:
o systemie nagłaśniającym na PC
wiedzieć:
zasady przetwarzania rzetelnych informacji;
skład podsystemu dźwiękowego komputera PC;
główne cechy kart dźwiękowych
umieć:
podłącz i skonfiguruj podsystemy dźwiękowe komputera;
nagrywać pliki dźwiękowe.
Sekcja 7. Urządzenia wyjściowe wydruku
Temat 7.1 Drukarka
Uczeń musi:
mam pomysł:
o urządzeniach drukujących informacje
wiedzieć:
zasada działania urządzeń wyprowadzających informacje do drukowania drukarki igłowej. Główne elementy i cechy działania, parametry techniczne;
zasada działania urządzeń do wysyłania informacji w celu wydrukowania drukarki atramentowej Główne jednostki i cechy działania, cechy techniczne;
zasada działania urządzeń wyprowadzających informacje do drukowania drukarki laserowej Główne elementy składowe i cechy eksploatacyjne, dane techniczne.
Ogólna charakterystyka urządzeń wyjściowych do drukowania. Klasyfikacja urządzeń drukujących. Drukarki typu szokowego: zasada działania, elementy mechaniczne, cechy pracy, dane techniczne, zasady eksploatacji. Główne nowoczesne modele.
^ Drukarki atramentowe: zasada działania, zespoły mechaniczne, cechy pracy, parametry techniczne, zasady eksploatacji. Główne nowoczesne modele.
Drukarki laserowe: zasada działania, elementy mechaniczne, cechy operacyjne, parametry techniczne, zasady działania. Podstawowe nowoczesne modele.
Instrukcje metodyczne
Drukarki - komputerowe urządzenia wyjściowe danych, które konwertują kody informacyjne ASCII na odpowiadające im symbole graficzne i utrwalają te symbole na papierze.
Drukarki można klasyfikować według szeregu cech:
metoda tworzenia symboli (drukowanie znaków i znak syntezy);
chromatyczność (czarno-biała i kolorowa);
sposób tworzenia linii (sekwencyjnych i równoległych);
metoda drukowania (znak po znaku, wiersz po wierszu i strona po stronie)
prędkość drukowania;
rozkład.
Podczas pracy w tryb tekstowy drukarka otrzymuje z komputera kody znaków, które muszą zostać wydrukowane ze znaków samego generatora drukarki. Wielu producentów wyposaża swoje drukarki w dużą liczbę wbudowanych czcionek. Te czcionki są przechowywane w pamięci ROM drukarki i są odczytywane tylko stamtąd.
Do druku informacje tekstowe istnieją tryby drukowania, które zapewniają różną jakość:
drukowanie robocze (wersja robocza);
jakość druku typograficznego (NLQ - Near Letter Quality);
jakość druku zbliżona do typograficznej (LQ - Letter Quality);
tryb wysokiej jakości (SQL - Super Letter Quality).
Metodą nakładania obrazu na papier drukarki dzielą się na drukarki udarowe, atramentowe, fotoelektroniczne i termiczne.
