Физические основы генерации компьютерного звука - Внешние устройства ЭВМ
Звук - это механические колебания (вибрация) упругой среды (газ, жидкость, твердое тело).
Чистый звуковой тон представляет собой звуковую волну, подчиняющуюся синусоидальному закону:
У =am* sin(wt) = аm*sin(2пft),
Где am - максимальная амплитуда синусоиды; w - частота (w=2пf); f - количество колебаний упругой среды в секунду (f=1T); Т-период; t - время (параметрическая переменная).
Звук характеризуется частотой (f), обычно измеряемой в герцах, т. е. количеством колебаний в секунду, и амплитудой (у). Амплитуда звуковых колебаний определяет громкость звука.
Человек воспринимает механические колебания частотой 20 Гц - 20 КГц (дети - до 30 КГц) как звуковые. Колебания с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, колебания с частотой более 20 КГц - ультразвуком. Для передачи разборчивой речи достаточен диапазон частот от 300 до 3000 Гц.
Если несколько чистых синусоидальных колебаний смешать, то вид колебания изменится - колебания станут несинусоидальными.
Особый случай, когда смешиваются не любые синусоидальные колебания, а строго определенные, частота которых отличается в два раза (гармоники).
Основная гармоника имеет частоту/, и амплитуду а1; вторая гармоника - частоту f2 и амплитуду а2; третья гармоника соответственно f3 и a3.
Причем f1<f2<f3, а1>а2>а3,
При бесконечном количестве таких гармоник образуется периодический сигнал, состоящий из прямоугольных импульсов.
На слух всякое отклонение от синусоиды приводит к изменению звучания. В IBM PC источником звуковых колебаний является динамик (PC Speaker), воспроизводящий частоты приблизительно от 2 до 8 КГц. Для генерации звука в PC Speaker используются прямоугольные импульсы.
Синусоидальные сигналы в ЭВМ можно получить только с помощью специальных устройств - аудиоплат.
Без таких устройств хорошего качества звучания добиться не удается. Для улучшения качества звучания необходимо к ЭВМ подключить внешнюю аппаратуру. При этом следует преобразовать дискретные сигналы ЭВМ в аналоговые сигналы аудиоаппаратуры. Такое преобразование можно выполнить с помощью схемы цифро-аналогового преобразования (ЦАП), например, реализованной на аналоговом сумматоре, подключаемом к параллельному интерфейсу Centronics (LPT1 или LPT2).
Поскольку ЭВМ работает с дискретными сигналами - импульсами, а звук представляет собой аналоговый (т. е. непрерывно изменяющийся) сигнал, для ввода звуковых сигналов необходимо их оцифровывать.
Способов оцифровки аналогового сигнала существует много. Рассмотрим три из них.
- 1. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), работающий по принципу измерения напряжения. 2. Время-импульсное кодирование аналогового сигнала (клиппирование). 3. Спектральный анализатор.
Для улучшения качества звука применяется дополнительное устройство ПЭВМ - звуковая плата (аудиоплата).
Обычно звуковая плата состоит из трех модулей:
- ? модуля оцифрованного звука, ? многоголосого частотного синтезатора (Freguency Modulation Synthesizer), ? модуля интерфейсов внешних устройств.
Модуль оцифрованного звука предназначен для цифровой записи, воспроизведения и обработки оцифрованного звука.
В его состав входят аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи и усилитель. Модуль позволяет преобразовывать вводимый аналоговый сигнал в цифровую форму, записывать его в оперативную память ЭВМ, проводить обратное преобразование оцифрованного звука из памяти ЭВМ в аналоговую форму, усиливать его по мощности для последующего вывода на внешний динамик или головные телефоны. В состав модуля часто входит микшер для смешивания сигналов с линейного входа и с микрофона.
Многоголосый частотный синтезатор предназначен для генерации звуковых сигналов сложной формы. Существуют два принципиально различных способа синтеза звуковых сигналов:
- ? частотный синтез (FM - Fregueney Modulation); ? волновой синтез (WS - Ware Synthesys).
Модуль интерфейсов внешних устройств может включать в себя интерфейс для подключения CD ROM, игровой порт и др.
Основные характеристики звуковой карты - разрядность, частота дискретизации, количество каналов (моно, стерео), функциональные возможности синтезатора, совместимость.
Звуковые карты, обеспечивающие работу со стереофоническим звуком, имеют два одинаковых канала, тогда как для работы с монозвуком требуется более простая карта. Стереозвук, кроме того, требует вдвое большего объема памяти.
Функциональные возможности карты характеризуют наличие на ней специальных комплектов микросхем: РМ-синтезатора, обеспечивающего частотный синтез звука; WT-синтезатора, обеспечивающего волновой синтез звука (при котором образцы звучания инструментов могут быть записаны в файле вместе с волновыми таблицами (например, формат WAV) или могут находиться в ПЗУ звуковой карты (например, формат MID)). Кроме того, большое значение имеют возможности синтезаторов по обработке звуков (количество голосов, модуляция, фильтрование и др.), наличие аппаратных ускорителей (спецпроцессоров) и аппаратурных средств сжатия - восстановления, возможность загрузки новых образцов звучания инструментов и др.
Похожие статьи
-
1. Аддитивный (additive). Основан на утвеpждении Фуpье о том, что любое пеpиодическое колебание можно пpедставить в виде суммы чистых тонов...
-
Качеству звучания звуковых плат уделяется должное внимание, но по непонятным причинам в обзорах обходят аналоговую часть схемы. Все преимущества в...
-
ВВЕДЕНИЕ, Системы визуального отображения информации (видеосистемы) - Внешние устройства ЭВМ
Персональный компьютер (ПК)- это не один электронный аппарат, а Небольшой комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные...
-
Звуковые эффекты - Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука
Вот наиболее pаспpостpаненные звуковые эффекты: - вибpато - амплитудная или частотная модуляция сигнала с небольшой частотой (до 10 Гц). Амплитудное...
-
Анимационные устройства ввода-вывода - Внешние устройства ЭВМ
Необходимость использования специализированных технических средств для компьютерной графики и анимации (т. е. воспроизведения движущихся изображений)...
-
Физические основы мобильной связи
Физические основы мобильной связи В контрольной работе требуется спланировать в нулевом приближении сеть GSM в городе при следующих исходных данных...
-
Устройство АЦП и ЦАП - Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука
В основном применяется три конструкции АЦП: параллельные - входной сигнал одновременно сравнивается с эталонными уровнями набором схем сравнения...
-
1. Монтаж. Состоит в выpезании из записи одних участков, вставке дpугих, их замене, pазмножении и т. п. Hазывается также pедактиpованием. Все совpеменные...
-
Условия самовозбуждения автогенераторов гармонических колебаний. - Основы техники связи
Самовозбуждение в автогенераторе с обратной связью возможно только при выполнении следующих условий: баланса амплитуд; баланса фаз. Баланс фаз...
-
Спектральное представление периодических сигналов. - Основы техники связи
Периодическим называется сигнал, значения которого повторяются через равные промежутки времени, называемые периодом повторения сигнала, или просто...
-
Характеристики звуковой карты - Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука
Для дальнейшего корректного сравнения различных звуковых карт необходимо ввести параметры, которыми они характеризуются. Основные паpаметpы -...
-
Точнее, сравнение будет не двух, а двух с половиной карт. Для интереса в тестирование была включена вышеописанная карта на YMF-724, из совсем другого...
-
Описание структурной схемы - Разработка радиопередающего устройства
Рис. 1. Структурная схема РПУ. Проектирование любого устройства начинается с составления структурной схемы. Структурных схем частотной манипуляции много,...
-
Исходная форма звукового сигнала - непрерывное изменение амплитуды во времени - представляется в цифровой форме с помощью "перекрестной дискретизации" -...
-
На IBM PC наиболее популярны редакторы Cool Edit Pro (Syntrillium) Sound Forge (Sonic Foundry), WaveLab (Steinberg) и системы многодорожечной записи SAW...
-
Основы организации телефонной связи - Системы телекоммуникации
При телефонной передачи звуковые колебания речи сначала преобразуются с помощью микрофона в колебания электрического тока, передаваемые по линии связи в...
-
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса Бордюков Антон Геннадьевич, Аспирант...
-
"Физические явления при контакте твердых тел" - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
При образовании кристаллической решетки металла внешние валентные электроны оказываются настолько слабо связанными со своими ядрами, что под воздействием...
-
Мотовелосипеды., ЛЕГКОВЫЕ АВТОМОБИЛИ, ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ - Транспортные средства
Мотовелосипеды (легкие мопеды) имеют раму облегченного (велосипедного) типа, педали для запуска двигателя и две цепи привода заднего колеса (одна -- от...
-
Клавиатура - Внешние устройства ЭВМ
Клавиатура - это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Вид вводимой информации определяется...
-
А) расходы на техническое обслуживание устройств автоблокировки Б) расходы на техническое обслуживание устройств электрической централизации В) расходы...
-
Устройства ввода-вывода звуковых сигналов - Внешние устройства ЭВМ
Системы мультимедиа начинались со звука, который воспринимается независимо от изображения, не наносит ущерба восприятию выводимой на экран информации, а...
-
Радиотехнические устройства на основе операционного усилителя. - Оcновы радиоэлектроники
Идеальный операционный усилитель При расчете схем с ОУ широко пользуются понятием об идеальном операционном усилителе, у которого: 1. Коэффициент...
-
Поскольку Fast Ethernet может использовать различный тип кабеля, то для каждой среды требуется уникальное предварительное преобразование сигнала....
-
Подсчет импульсов является одной из наиболее распространенных операций, выполняемых в устройствах дискретной обработки информации. Такая операция в...
-
Только в том случае, когда в процессе преобразования применяются "искажающие" операции - изменение разрядности отсчета, частоты дискретизации,...
-
Новые карты - Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука
Карты на чипе Yamaha YMF-724 Звуковые карты, сделанные на основе чипа YMF-724 имеют аппаратный 64-голосный wavetable синтезатор. Текущие версии драйвера...
-
Эффект-процессор - Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука
Многие карты могут опционально, или в стандартной конфигурации нести на себе эффект-процессор. Раннее он реализовывался отдельной микросхемой, теперь же...
-
Способы получения звука на IBM PC 1. Чеpез встpоенный гpомкоговоpитель (PC Speaker): - используя в стандаpтном pежиме подключенный к нему канал 2...
-
Структурная схема устройств АЛСН - Назначение автоматической локомотивной сигнализации
Кодовые сигналы числового кода воспринимаются приемными катушками ПК, проходят через усилитель У и поступают на дешифратор, где они декодируются, и...
-
Состав устройства, его конструкция и работа - Автоматизация производства
1.2.1 Устройство выполнено в виде отдельных функционально законченных блоков: - приборный блок; - блок БОСИ; - пульт управления; - ФСУ (КНМЛ); -...
-
Основными компонентами таких стендов обычно являются: два взаимонезависимых комплекта роликов, размещенных в опорно-воспринимающем устройстве...
-
Координатно-измерительный центр UMM 500 - Устройство, назначение и диагностика двигателя
При проведении измерительных работ при изготовлении новых или дефектовке бывших в эксплуатации деталей, затрачивается много времени квалифицированных...
-
Аннотация - Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука
В данной курсовой работе изучаются различные аспекты применения звуковых карт. Рассматриваются способы получения звука на компьютере, основные принципы...
-
Цифровое представление звука ценно прежде всего возможностью бесконечного хранения и тиражирования без потери качества, однако преобразование из...
-
СЭл. Трл. 3 = СЭл. Рез + СЭл = 480982 + 1938218 = 2419200 /грн/год/; СТ, Трл. 3 = СТ, Рез + СТ = 2419200 + 1310301 = 3729501 /грн/год/. Суммарная...
-
Цифровые устройства и микропроцессоры
Введение Счетчики выполняют на запоминающих элементах - триггерах. Он фиксирует число импульсов, поступивших на его вход. В интервалах между ними счетчик...
-
Учитывая все вышеперечисленное, можно сделать вывод, что при коротких линиях аналоговых ВОСПИ для исключения искажений сигнала необходимо использовать...
-
МОТОТРАНСПОРТ, ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА МОТОТРАНСПОРТА - Транспортные средства
Мототранспортом называются двухколесные транспортные средства (возможно, с боковой коляской), приводимые в движение двигателем внутреннего сгорания. Для...
-
При выборе оптического материала следует учитывать их механические, теплофизические, электрические и химические свойства. В первом случае - это прежде...
Физические основы генерации компьютерного звука - Внешние устройства ЭВМ