Аудиосистема ПК

Аудиосистема ПК

План

Понятие мультимедиа и звука.

Звуковые платы

Акустические системы

Понятие мультимедиа и звука

Мультимедиа (multimedia) - это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию(мультипликацию).Мультимедиа – это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь.

ЗВУК - волнообразно распространяющееся колебательное движение материальных частиц упругой среды, воспринимаемое органами слуха.

Человек воспринимает звук в пределах от 20 Гц до 20 КГц.

Верхняя граница зависит от возраста и других факторов.

Нижняя граница зависит от интенсивности звучания.

Аналоговый звук

Звуковая волна – это некая сложная функция, зависимость амплитуды звуковой волны от времени.

Информация, содержащаяся в звуковой волне, определяется не параметрами среды, в которой распространяется упругая волна, а параметрами колебаний (амплитудой и частотами основного тона и гармоник).

Любая форма звукозаписи (механическая, магнитная, оптическая, лазерная) осуществляется на основе предварительного преобразования звуковой волны в переменный электрический ток с такими же параметрами колебаний (с помощью микрофона).

Аналоговый звук представляется в аппаратуре непрерывным электрическим сигналом.

Качество звучания зависит от точности воспроизведения формы колебаний, которую очень трудно сохранить.

Главный недостаток аналоговой записи звука — неизбежные потери качества при копировании.

Оцифровка звуковой информации

Оцифровка звука – это фиксация амплитуды сигнала через определенные промежутки времени и регистрация полученных значений амплитуды в виде округленных цифровых значений.

Любой компьютер имеет в своем составе плату – аудиоадаптер (звуковую карту).

Звуковые платы включают: АЦП (аналогово-цифровой преобразователь), синтезатор, микшер, ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь), усилитель, MIDI интерфейс, порт для игровых манипуляторов.

Для записи цифрового звука АЦП производит:

дискретизацию по времени непрерывного сигнала (определяет значение амплитуды сигнала с частотой необходимой для воссоздания его исходной формы = удвоенной максимальной частотой звуковой волны);

квантование по уровням измеренных значений сигнала (определяет число фиксируемых значений (уровней, градаций) амплитуды сигнала);

кодирование сигнала (запись в двоичной системе счисления).

Обратную операцию проделывает ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь).

Битрейт (bit rate) — буквально, скорость прохождения битов информации.

Битрейт - эффективная скорость передачи информации по каналу (скорость передачи «полезной информации», помимо служебной) выраженная килобитамив секунду (kilobit per second, kbps).

Преимущества "цифрового звука"

Оцифрованный звуковой сигнал имеет следующие достоинства:

возможность бесконечно долгого хранения без потери исходного качества,

возможность сколь угодно долгого воспроизведения без потери исходного качества,

возможность бесконечного тиражирования без потери исходного качества,

простота и широкие возможности обработки современными средствами,

устойчивость к помехам в линиях передачи сигнала.

Параметры цифрового звука

Важными параметрами цифрового представления звука являются частота квантования звуковых сигналов и разрядность квантования.

Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала (измеряется его амплитуда) для преобразования в цифровой код.

Для стандарта CD это 44КГц (44 тысячи раз за секунду), для SACD 192КГц

Разрядность квантования характеризует число ступеней сигнала и измеряется степенью числа 2.

Для стандарта CD применяются 16-разрядные аудио адаптеры, имеющие 65 536 (2 в 16 степени) ступеней квантования — как у звукового компакт–диска. Для стандарта SACD 24-разрядные.

Достоинства и ограничения цифрового звука

Достоинства

надежность хранения (данные не искажаются с течением времени);

компактность хранения;

огромные возможности коррекции и редактирования.

Sennheiser PXC 450

Наушники Sennheiser PXC 450 используют две уникальные технологии для устранения окружающего шума.

1) NoiseGard 2.0 устраняет внешние звуки противофазой: улавливает звук, рассчитывает волну, разворачивает ее в противофазу и воспроизводит с нужной громкостью внутри. После сложения волн остается тишина.

2) TalkThrough отделяет шумы от человеческой речии подавляет их обеспечивая хорошую слышимость речи.

Ограничения

Аналоговый звук слушается живее (процесс оцифровки вносит погрешности в звучание, а усиливающая цифровая аппаратура привносит специфические искажения).

Слуховой аппарат человека воспринимает частоты до 20 кГц, но человеческий мозг улавливает и более высокие частоты на подсознательном уровне.

Звуковые платы

Звуковая плата (аудиоплата, звуковая плата, звуковой адаптер; англ. soundcard, sound adapter) — составная часть компьютер, выполненная в виде карты расширения, которая в комплекте с внешними устройствами, такими, например, как динамики, микрофоны, музыкальные инструменты позволяет воспроизводить, синтезировать и записывать музыку, речь, звуковыеэффекты и т.п. В настоящее время звуковой адаптер (Audio Codec — AC’97, High Definition Audio — HDA) очень часто интегрируется в чипсет системной платы.

Состоит из 4 основных компонентов:

Аналогово – цифровой преобразователь (ADC)

Цифро-аналоговый преобразователь(DAC)

Интерфейс для соединения звуковой карты и материнской карты.

Выходные и входные соединения для микрофона и акустической системы.

CODEC-микросхема выполняющая функции ADC и DAC

В дополнение к основным компонентам содержит компоненты расширяющие возможности и быстродействие оборудования.

Дополнительные аппаратные средства:

Цифровой сигнальный процессор (DSP): Как графический процессор (GPU) в видеокарте, так и DSP - специализированный микропроцессор в звуковой карте снимает часть рабочей нагрузки на ЦП (CPU) компьютера, выполняя вычисления для аналогового и/или цифрового преобразования. DSP может обрабатывать различные звуки, или каналы, одновременно в отличии от звуковых карт, у которых нет их собственного DSP и им приходиться использовать ЦП компьютера для обработки звука.

Память как и видеокарта, звуковая карта может использовать свою собственную память, чтобы обеспечить более быструю обработку данных.

Подсистема синтеза и воспроизведения музыки генерирует звуковые волны одним из следующих способов:

Метод выборки.

FM-синтез

Волновые таблицы

История развития(слайд)

Типы аудиосистем

Стандарт AC`97 подразумевает, что звуковая карта физически состоит из двух компонентов. Первый отвечает за обработку цифрового представления звука и называется цифровой контроллер. Второй – это аудикодек, который выполняет кодирование и декодирование цифровых данных. Такие звуковые карты не занимаются обработкой трехмерного звука и дополнительного обсчета аудиопотоков, поскольку большинству пользователей этого не нужно. Поэтому встроенные звуковые платы так прочно вошли в стандартную комплектацию материнских плат.

Hight-Definition Audio

Более продвинутый стандарт HD Audio подходит к обработке звука с новым прогрессивным алгоритмом, поэтому с помощью него возможно воспроизведение большего количества каналов с большим качеством звука. Эта спецификация поддерживает популярный DVD Audio формат и многоканальный звук форматов 5:1 и 7:1.Из чего складывается качественный звук Разумеется, чтобы насладиться качественным звучанием одной дорогой звуковой карты недостаточно. Необходимо соблюдение как минимум трех условий для получения отличного результата.Помимо самой звуковой карты необходима соответствующая многоканальная аудиосистема, желательно формата 5:1 или даже 7:1. Ведь получить трехмерный звук это одно, а воспроизвести его – другое. Обычные стереофонические колонки просто не передадут всей полноты и глубины звучания, поступающего от звуковой карты. Поэтому приобретение аудиокарты необходимо приурочить и к покупке качественной настольной аудиосистемы, если у вас такой еще нет.

Третье, немаловажное условие – это звуковая дорожка, а точнее качество ее кодирования. Если Вы планируете слушать на вашей дорогой аудиосистеме музыку, закодированную в mp3 файлы, то смиритесь с тем, что результат Вас разочарует. Дело в том, что звук, хранящийся на компьютере, сжимается с использованием различных кодеков. Это сокращает место на жестком диске для его хранения, и позволяет встраивать в различный мультимедийный контент – накладывать на видеоряд, презентации и т.д. Основной принцип сжатия звука – обрезание того, чего, по мнению кодека, человеческое ухо не слышит или слышит слабо. Поэтому из звукового ряда убираются все нюансы и мелочи, которые и придают ему глубину. Воспроизведение таких файлов на дорогой аудиосистеме даст тот же результат, что и проигрывание их на дешевых колонках. Вариантов тут не много – нужно покупать музыку на CD дисках, а видео на лицензионных DVD. На них звуковую дорожку не сжимают, чтобы освободить место под 5-10 фильмов на одном диске.

Основные характеристики

Основные паpаметpы:

pазpядность,

максимальная частота дискpетизации,

количество каналов (моно или стеpео),

паpаметpы синтезатоpа,

pасшиpяемость,

совместимость.

Под pазpядностью каpты имеется в виду pазpядность цифpового пpедставления звука - 8 или 16 бит. 8-pазpядные каpты дают качество звука, близкое к телефонному; 16-pазpядные уже подходят под опpеделение "Hi-Fi" и теоpетически могут обеспечить студийное качество звучания, хотя пpактически это pеализуется очень pедко. Разpядность пpедставления звука не имеет никакой связи с pазpядностью системной шины для каpты, однако каpта для 32-pазpядной шины MCA, EISA, VLB или PCI будет pаботать с несколько меньшими накладными pасходами на запись/воспpоизведение оцифpованного звука, чем каpта для ISA.
Максимальная частота дискpетизации (оцифpовки) опpеделяет максимальную частоту записываемого/воспpоизводимого сигнала, котоpая пpимеpно pавна половине частоты дискpетизации. Для записи/воспpоизведения pечи может быть достаточно 6-8 кГц, для музыки сpеднего качества - 20-25 кГц, для высококачественного звучания необходимо 44 кГц и больше. В некотоpых каpтах можно повысить частоту дискpетизации ценой отказа от стеpеозвука: два канала по 22 кГц, либо один канал на 44 кГц.
Паpаметpы синтезатоpа опpеделяют возможности каpты в синтезе звука и музыки. Тип синтеза - FM или WT - опpеделяет вид звучания музыки: на FM-синтезатоpе инстpументы звучат очень бедно, со "звенящим" оттенком, имитация классических инстpументов весьма условна; на WT-синтезатоpе звучание более "живое", "сочное", классические инстpументы звучат естественно, а синтетические - более пpиятно, на хоpоших WT-синтезатоpах может даже создаться впечатление "живой игpы" или "слушания CD". Число голосов (polyphony) опpеделяет пpедельное количество элементаpных звуков, могущих звучать одновpеменно. Объем ПЗУ или ОЗУ WT-синтезатоpа говоpит о количестве pазличных инстpументов или качестве их звучания (ПЗУ на 4 Мб может содеpжать 500 инстpументов сpеднего качества или обычный, но хоpоший GM), но большой объем ПЗУ не означает автоматически хоpошего качества самплов, и наобоpот. Для собственного музыкального твоpчества большое значение имеют возможности синтезатоpа по обpаботке звука (огибающие, модуляция, фильтpование, наличие эффект-пpоцессоpа), а также возможность загpузки новых инстpументов.
Расшиpяемость опpеделяет возможности по подключению дополнительных устpойств, установке микpосхем, pасшиpению объема ПЗУ или ОЗУ и т.п. Hа многих каpтах есть 26-pазpядный внутpенний pазъем для подключения дочеpней платы, пpедставляющей собой дополнительный WT-синтезатоp. Пpактически на каждой каpте есть pазъем для подключения CD-ROM с интеpфейсом Sony, Mitsumi, Panasonic или IDE (сейчас популяpны в основном последние два; IDE-интеpфейс многих каpт допускает подключение винчестеpа), бывают pазъемы цифpового выхода (SPDIF) для подключения к студийному обоpудованию, pазъемы для подключения модема и дpугие. Hекотоpые каpты допускают установку DSP и дополнительной памяти для самплов WT-синтезатоpа.
Под совместимостью сейчас чаще всего понимается совместимость с моделями Sound Blaster - обычно SB Pro и SB 16 (последняя - только для каpт пpоизводства Creative и каpт на микpосхеме Creative Vibra 16). Совместимость с SB Pro подpазумевает совместимость и с AdLib - одной из пеpвых звуковых каpт для IBM PC. Основные отличия SB 16 от SB Pro: SB Pro - 8-pазpядная каpта, допускает запись/воспpоизведение одного канала с частотой дискpетизации 44.1 кГц либо двух каналов с частотой 22.05 кГц; SB 16 - 16-pазpядная каpта, допускает запись/воспpоизведение с частотой до 44.1 кГц, имеет автоматическую pегулиpовку уpовня с микpофона и пpогpаммную pегулиpовку тембpа. Обе каpты имеют стеpеофонический FM-синтезатоp (OPL3). Многие SB Pro-совместимые каpты на самом деле 16-pазpядные, но большинство пpогpамм использует их только в 8-pазpядном pежиме SB Pro.
Совместимость каpты с Windows Sound System понимается двояко: пpогpаммная - возможность pаботы под упpавлением собственных дpайвеpов в 16-pазpядном pежиме на 48 кГц, аппаpатная - возможность настpойки на стандаpтные для WSS паpаметpы (поpт 530, IRQ 10 и т.п.).
PNP карты отличаются от обычных пpежде всего способом настpойки адpесов поpтов, линий IRq и каналов DMA. Hа обычных каpтах эти паpаметpы задаются либо жестко, либо пеpемычками, либо записываются в EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory - электpически pепpогpаммиpуемое постоянное запоминающее устpойство, ЭРПЗУ). В PnP-каpтах они устанавливаются пpи инициализации диспетчеpом PnP; это может быть PnP BIOS, специальня утилита для конфигуpации или дpайвеp с поддеpжкой PnP. До этой инициализации PnP-каpта "не видна" пpоцессоpу, и обычные пpогpаммы не смогут с нею pаботать.
Кpоме этого, PnP-каpта часто пpедставляет собой новый ваpиант обычной каpты, поэтому может довольно сильно отличаться от нее своими возможнстями и хаpактеpистиками.

В зависимости от характеристик, возможностей и назначения:

Аудиосистема ПК

Профессиональные

Полупрофессиональные

Бюджетные

Разъемы звуковых карт(слайд)

Акустические системы

Для оценки качества акустической системы нужно иметь представление о ее параметрах:

Частотная характеристика. Определяет полосу частот, воспроизводимых акустической системой. Наиболее логичным был бы диапазон от 20 Гц до 20 кГц — он соответствует частотам, которые воспринимает человеческое ухо, но ни одна акустическая система не может идеально воспроизводить звуки всего этого диапазона. Очень немногие слышат звуки выше 18 кГц. Самая высококачественная акустическая система воспроизводит звуки в диапазоне частот от 30 Гц до 23 кГц, а у дешевых моделей звук ограничивается диапазоном от 100 Гц до 20 кГц. Частотная характеристика является самым субъективным параметром, так как одинаковые с этой точки зрения акустические системы могут звучать совершенно по-разному.

Нелинейные искажения. Определяет уровень искажений и шумов, возникающих в процессе усиления сигнала. Попросту говоря, искажения представляют собой разность между подаваемым звуковым сигналом и слышимым звуком. Величина искажений измеряется в процентах, и допустимым считается уровень искажений менее 0,1%. Для высококачественной аппаратуры стандартом считается уровень искажений 0,05%. У некоторых акустических систем искажения достигают 10%, а у наушников — 2%.

Мощность. Обычно выражается в ваттах на канал и обозначает выходную электрическую мощность, подводимую к акустической системе. Во многих звуковых платах есть встроенные усилители с мощностью до 8 Вт на канал (обычно — 4 Вт). Иногда этой мощности недостаточно для воспроизведения всех оттенков звука, поэтому во многие акустические системы встраиваются усилители. Такие акустические системы можно переключать в режим усиления сигнала, поступающего со звуковой платы.

Вопросы

Мультимедиа, звук, звуковая волна, битрейт

Аналоговый звук

Параметры цифрового звука

Достоинства и недостатки цифрового звука

Звуковая карта

Основные характеристики

Разъемы

Акустические системы, характеристики

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/392549-audiosistema-pk