53. Звук в персональном компьютере. Оцифровка звуковых сигналов.
Звук – колебания звуковых волн в пространстве.
Аппаратные средства цифровой записи и воспроизведения для PC достаточно просты — АЦП, ЦАП и средства доставки потока данных на диск или с диска. Этими средствами, называемыми аудиокодеком (кодер-декодер), обладает любая звуковая карта. На современных картах PCI доставку осуществляет ее собственный контроллер путем прямого управления шиной.
При воспроизведении записанного в компьютерный файл звука производится преобразование в противоположном направлении — из дискретной цифровой формы представления сигнала в непрерывную аналоговую..
В цифровой форме представления легко имитируется эффект Доплера — изменение частоты при быстром приближении источника звука к слушателю или удалении источника от слушателя, реверберация и эхо.
Оцифровка −
процесс преобразования аналогового
сигнала в цифровой. Звуковая волна
представляет собой сложную функцию
зависимости амплитуды волны от времени.
Оцифровка сигнала включает в себя −
процесс дискретизации, когда мы
измеряем величину сигнала на определённых
дискретных промежутках, и квантования,
когда эти значения ограничиваются
определённым набором уровней.
Процесс дискретизации − это процесс получения значений величин преобразуемого сигнала в определённые промежутки времени. В процессе оцифровки часть информации теряется. Если частота дискретизации слишком мала, тогда в процессе оцифровки некоторые детали будут утрачены.
Согласно теореме о дискретном представлении, если самая высокая частота из частот компонентов сигнала равна fh, то сигнал можно будет точно восстановить в том случае, если его дискретизация была выполнена с частотой, превышающей 2fh. Это граничное значение известно под названием частота Котельникова.
Квантование − процесс замены реальных значений сигнала приближёнными с определённой точностью. Таким образом, при оцифровке фиксируется амплитуда сигнала через определённые промежутки времени и регистрируются полученные значения амплитуды в виде округлённых цифровых значений.
Когда звук квантуется на слишком маленькое количество уровней амплитуды, результат воспринимается как некое искажение, которое иногда называют шумом квантования, поскольку его худшее проявление − неприятное шипение. Это также приводит к тому, что негромкие фрагменты не слышны, а сам звук становится нечётким.
54. Конструкция и характеристики звуковой платы. Акустическая система.
Звуковая плата – это плата, которая позволяет работать со звуком на компьютере. звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или как внешними устройствами.
Аудиокодек – устройство или программа, способная выполнять преобразование сигналов.
Наилучшим же методом внедрения звуковых технологий стала установка периферийной звуковой карты, которая по командам ЦП могла синтезировать звуковой сигнал с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и преобразовывать аналоговый сигнал, например от микрофона, с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Этот способ работы со звуком используется и в наст.время, причем основные принципы работы современных звуковых карт не претерпели изменении за долгие годы, конечно, ныне на звуковых картах не устанавливаются отдельные ЦАП и АЦП, а используется большая интегральная микросхема – аудиопроцессор.
Схема преобразования звука:
Основное достоинство аудиопроцессоров – способность формировать звуковой сигнал с использованием нескольких десятков каналов, для каждого из кот.может задаваться собственный алгоритм обработки. Только после всех стадий обработки, с помощью которых синтезируется реалистичная звуковая картина в комнате, на выходе звуковой карты появляется 1–7 выходных аналоговых или цифровых сигналов, которые подаются на активные звуковые колонки. Создание "трехмерного" звука – задачааудио процессора.
Акусти́ческаясисте́ма — устройство для воспроизведения звука.
Акустическая система бывает широкополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).
Акустическая система состоит из акустического оформления и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических).
Звуковые колонки. Появление звуковых карт положило начало производству компьютерных колонок. 1-ые колонки имели маломощные динамики, т. к. выходная мощность усилителей звуковых плат была невелика и лишь иногда достигала 2–3 Вт. В дальнейшем стали выпускать активные звуковые колонки, в которых устанавливался усилитель мощности, что позволяло увеличить звуковую мощность до желаемого уровня. Первые звуковые карты были 8-битными, т. е. АЦП и ЦАП могли работать только с 8 разрядами. Динамический диапазон в этом случае составлял всего 48 дБ, т. к. человек способно различать звуки в диапазоне 120 дБ с частотой от 20 Гц до 20 кГц. Такие технические характеристики, фактически, годились только для озвучивания игр и воспроизведения речи.