Вопрос 20 - Аудиосистема РС

Основными функциями являются :

- Запись звуковых сигналов, поступающих от внешних источников, например, микрофона. В процессе записи входные аналоговые сигналы преобразуются в цифровые и далее могут быть сохранены в цифровом виде (например, на жестком диске).

- Воспроизведения записанных ранее аналоговых сигналов и выдачи их во внешние цепи. При прямом использовании звуковой подсистемы ранее записанные звуковые данные воспроизводятся с помощью внешней акустической системы или наушников.

- Воспроизведения звуковых компакт-дисков.

FM- синтезаторы. Как отмечалось, любой звук характеризуется высотой основного фона и дополнительными гармониками - обертонами, - определяющими тембр звучания конкретного тона.

Если синтезировать сигналы основного тона и обертонов, то можно имитировать звук практически любой ноты этого инструмента.

Следовательно, в простейшем случае для генерации голоса музыкального инструмента необходимо иметь генератор обертонов, генератор основного тона и генератор огибающей. Сигнал с генератора обертонов модулируется в частотном модуляторе. Генератор огибающей управляет индексом частотной модуляции. Частотно-модулированный сигнал генератора обертонов в сумматоре суммируется с сигналом генератора основного тона. Просуммированный сигнал модулируется по амплитуде амплитудной огибающей. Управление генераторами (настройка частоты генераторов, выбор формы амплитудной огибающей, режим работы и т.д.) осуществляется путем подачи на их входы цифрового кода (сигналы управления ). Эти генераторы называются операторами.

Рассмотренный способ не позволяет получить много спектральных составляющих звукового сигнала, поэтому в выпускаемых FM-синтезаторах используется не два, а четыре и более операторов. При этом создание звуков осуществляется на основе эмпирических методов путем выбора определенных соотношений частот и схем соединения операторов. Варианты соединения операторов называют FM-алгоритмами. В соответствии с FM-алгоритмом операторы могут соединяться по-разному. Например, выходные сигналы операторов могут суммироваться (аддитивный синтез). Может осуществляться последовательное соединение операторов с петлей обратной связи.

FM-синтезаторы обеспечивают аналогичность звучания инструментов на различных звуковых картах. Например, партия скрипки, записанная с использованием FM-синтезатора одной модели, будет звучать практически без искажений на FM-синтезаторах других моделей.

В WT-синтезаторе используются предварительно переведенные в цифровую форму образцы звучания реальных музыкальных инструментов и других звуков. Оцифровке подвергаются несколько разных по высоте звуков музыкального инструмента, перекрывающих весь его рабочий частотный диапазон. Шаг по частоте должен быть достаточно мал. Для недорогих WT-синтезаторов достаточной считается оцифровка звучания музыкального инструмента с интервалом пол-октавы.

Оцифрованные фрагменты называют сэмплами (samples). Все сэмплы (или их часть) объединяются в патч (patch), т.е. набор фрагментов звучания реального инструмента во всем рабочем диапазоне частот. Поэтому термины патч и инструмент являются для терминологии звуковых карт синонимами. В свою очередь инструменты объединяются в банки.

Физическое моделирование. В отличие от синтеза звука на основе таблицы волн, где источником являются оцифрованные образцы звуков реальных музыкальных инструментов, хранящиеся в памяти синтезатора, физическое моделирование предусматривает использование математических моделей звукообразования реальных музыкальных инструментов для генерации в цифровом виде соответствующих волновых форм, которые затем преобразуются в звуковой сигнал при помощи ЦАП.

Audio Codec 97 Корпорация Intel в спецификации Audio Codec 97 предложила новую архитектуру звуковой системы.В соответствии с ней функции обработки аналоговых и цифровых сигналов разделены между двумя устройствами кодеком (Audio Codec, АС) - аналоговой микросхемой ввода/вывода и цифровым контроллером (Digital Controller,DC). Соединяются эти устройства с помощью специального цифрового интерфейса АС - link.Поскольку аналоговая и цифровая микросхемы соединяются друг с другом с помощью цифровой линии связи, невосприимчивой к типичным внутри корпуса РС электрическим помехам, качество звука будет значительно выше. Звуковые системы используют шины PCI, USB, IEEE 1394.В спецификации АС 97 предусмотрены возможность расширения архитектуры системы и построения многофункциональной системы для РС, выполняющей звуковые и телекоммуникационные функции.В состав такой системы, помимо цифрового контроллера, может входить звуковой кодек (АС Audio) и кодек модема (Modem Codec, МС) или комбинированный кодек (Audio Modem Codec, АМС).Изменение конфигурации многофункциональной системы осуществляется с помощью так называемых ризер - карт. Для этого корпорацией Intel разработана спецификация Audio Modem Riser (АMR), в соответствии с которой звуковая ризер - карта устанавливается в специальный слот AMR Interface Connektor по материнской плате с форм-фактором АТХ, мАТХ и NLX. При этом цифровой контроллер располагается на материнской плате, а звуковой кодек и интерфейс с телекоммуникационной линией (Direct Access Arrangement, DAA) - на ризер - карте Взаимодействие осуществляется через интерфейс AC-link.Новая архитектура звуковых устройств для РС, предложенная Intel, позволяет вынести ЦАПы из корпуса РС и поместить их, например, в колонках акустической системы. Для передачи звуковых данных в цифровой форме во внешние устройства предусматривается использовать высокоскоростные шины USB и IEEE.