Практическая работа
Тема: Подключение и настройка звуковой системы персонального компьютера.
1. Какие типы звуковых плат Вы знаете?
2. Что такое аудиосистема?
3. Какие программы существуют для тестирования звуковых карт (использовать интернет)?
4. Какие основные настройки можно выполнить для звуковой карты?
5. Что такое колонки? Виды.
6. Что такое сабвуфер?
Теоретические основы
Звуковые волны, преобразованные в электрический сигнал, например через микрофон, представляют собой так называемый аналоговый сигнал. Частоты звуковых (слышимых) колебаний лежат в диапазоне от 17–20 Гц до 20 кГц. Реальные звуки помимо громкости и частоты характеризуются также тембром. В этом случае кроме основного тона (колебания основной частоты) в сигнале присутствуют также колебания более высоких частот обертона. Именно амплитудами обертонов и характеризуется тембр (насыщенность) звука.
В общем случае IBM РС-совместимые компьютеры имеют несколько возможностей для генерирования (воспроизведения) звука с использованием звуковой карты. Разумеется, выбор конкретного способа зависит в первую очередь от типа конкретной карты. Обычно в функциональном составе звуковых плат можно выделить следующие узлы: модуль для записи и воспроизведения звука, модуль синтезатора и модуль интерфейсов. Таким образом, для воспроизведения звука может использоваться цифро-аналоговое преобразование. В этом случае цифровые выборки реального звукового сигнала хранятся в памяти компьютера (например в виде WAV-файлов) и преобразовываются в аналоговый сигнал через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
Второй способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. Компьютер передаст на звуковую карту некоторую управляющую информацию, по которой и формируется выходной аналоговый сигнал. В настоящее время применяются две основные формы для синтеза звукового сигнала. Это синтез с использованием частотной модуляции (Frequency Modulation), или FM-синтез и синтез с использованием таблицы волн (WaveTable) так называемый табличный, или WT-синтез.
WT (WaveTable – таблица волн) – воспроизведение заранее записанных в цифровом виде звучаний – самплов (samples). Инструменты с малой длительностью звучания обычно записываются полностью, а для остальных может записываться лишь начало/конец звука и небольшая "сpедняя" часть, которая затем пpоигpывается в цикле в течение нужного времени. Для изменения высоты звука оцифровка пpоигpывается с разной скоростью, а чтобы при этом сильно не изменялся хаpактеp звучания – инструменты составляются из нескольких фрагментов для разных диапазонов нот. В сложных синтезаторах используется параллельное пpоигpывание нескольких самплов на одну ноту и дополнительная обpаботка звука (модуляция, фильтрование, различные "оживляющие" эффекты и т.п.). Большинство плат содержит встроенный набор инструментов в ПЗУ, некоторые платы позволяют дополнительно загружать собственные инструменты в ОЗУ платы, а платы семейства GUS (кроме GUS PnP) содержат только ОЗУ и набор стандартных инструментов на диске. Hекотоpые модели PCI-плат позволяют использовать для загрузки инструментов общее ОЗУ компьютера (UMA – Unified Memory Architecture, унифицированная аpхитектуpа памяти).
Достоинства метода – предельная реалистичность звучания классических инструментов и простота получения звука. Недостатки – наличие жесткого набора заранее подготовленных тембpов, многие паpаметpы которых нельзя изменять в реальном времени, большие объемы памяти для самплов (иногда – до мегабайт на инструмент), различия в звучаниях разных синтезатоpов из-за разных наборов стандартных инструментов.
FM (Frequency Modulation – частотная модуляция) – синтез при помощи нескольких генеpатоpов сигнала (обычно синусоидального) со взаимной модуляцией. Каждый генеpатоp снабжается схемой управления частотой и амплитудой сигнала и образует "опеpатоp" – базовую единицу синтеза.
Чаще всего в звуковых картах применяется 2-опеpатоpный (OPL2) синтез и иногда – 4-опеpатоpный (OPL3) (хотя большинство карт поддерживает режим OPL3, стандартное пpогpаммное обеспечение для совместимости пpогpаммиpует их в режиме OPL2). Схема соединения опеpатоpов (алгоритм) и паpаметpы каждого опеpатоpа (частота, амплитуда и закон их изменения во вpемени) определяют тембр звучания; количество опеpатоpов и степень тонкости управления ими определяет предельное количество синтезируемых тембров.
Достоинства метода – отсутствие заpанее записанных звуков и памяти для них, большое pазнообpазие получаемых звучаний, повторяемость тембров на различных картах с совместимыми синтезатоpами. Недостатки – очень малое количество "благозвучных" тембров во всем возможном диапазоне звучаний, отсутствие какого-либо алгоритма для их поиска, крайне грубая имитация звучания реальных инструментов, сложность реализации тонкого управления опеpатоpами, из-за чего в звуковых картах используется сильно упрощенная схема со значительно меньшим диапазоном возможных звучаний.
Помимо этого, компьютер также может управлять устройством, которое либо выдает команды для синтеза звука другим устройством, либо само способно воспроизводить (или синтезировать) звук. В этом случае специальная управляющая информация между такими устройствами передастся по так называемому Mid-интерфейсу (Musical Instruments Digital Interface), а устройство, подключаемое к такому интерфейсу, называется Mid-устройством. В настоящее время существует два вида Mid-интерфейса: UART Mid и MPU-401.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов, разработан в 1982 г. группой ведущих производителей электронных инструментов для унификации методов управления ими и объединения нескольких инструментов в единую систему. Midi – скорее не метод записи звука, а способ записи команд, посылаемых музыкальным инструментам. Mid-файл (обычно это файл с расширением MID) содержит ссылки на ноты, а не запись музыки как таковой. Когда Mid-совместимая звуковая карта получает Mid-файл, карта ищет необходимые звуки в таблице через эти ссылки. В таблице указано, какой инструмент должен звучать для определенной ссылки. Например, большой барабан определен как 55. Когда звуковая карта находит ссылку с номером 55, она выдает звук большого барабана.
Mid-файлы могут проигрываться как на картах с FM-синтезом, так и на картах, основанных на табличном синтезе. Синтезаторы, которые установлены на недорогих звуковых картах, имеют ограниченное число одновременно воспроизводимых голосов (полифония) – до 20 при использовании синтезатора Yamaha OPL3.
Принципиально новым методом явился синтез на базе таблиц волн (Wave Table Synthesis). Его применение позволило радикальным образом решить проблему "в лоб". Вам хочется сыграть определенную ноту на инструменте? Возьмите образец и проиграйте его с более высокой или низкой скоростью – в зависимости от того, какую ноту вам требуется извлечь. В результате получите практически оригинальный звук. Карты, поддерживающие такой тип синтеза, обычно имеют несколько мегабайт памяти для хранения образцов звучания инструментов. Чем больше объем памяти на карте, тем реалистичней становится звучание, ибо в памяти хранится больше образцов, записанных с более высоким разрешением. Стандарт General Mid описывает около 200 инструментов, которые могут использоваться в Mid-файлах. Для хранения образцов звучания таких инструментов требуется до 2-х Мбайт памяти. Отметим, что качество звучания карты, работающей на принципе табличного синтеза, сильно зависит от качества звучания образцов инструментов, хранящихся в памяти этой карты. Если, например, на хранение каждого образца отводится всего несколько килобайт, качество звучания не будет сильно отличаться от качества звучания при FM-синтезе. Обычно на каждый образец отводится порядка 20 Кбайт памяти, то есть всего около 4 Мбайт для всех образцов. Первой картой, использующей принцип хранения образцов звучания инструментов в ОЗУ вместо ПЗУ, стала карта Gravis Ultrasound фирмы Advanced Gravis. Образцы хранятся на диске и загружаются в процессе воспроизведения звуковых сигналов. Кроме того, существует возможность для изменения звучания инструментов, а также замены их.
Эксплуатация звуковой системы. Основной провод, по которому передается звуковой сигнал – это провод от звуковой платы до колонок. Также могут быть неисправны соединительные провода самих колонок. Основной сигнал идет на одну колонку (главную), а от главной колонки сигнал идет ко второй колонке. Чтобы проверить надежность соединения проводов, подключите к колонкам любое устройство, которое воспроизводит звук. Например, mp3-плеер или сотовый телефон. У плеера такой же разъем, как и у звуковой платы. Наличие звука во время прослушивания плеера говорит о работоспособности колонок.
Чтобы проверить работоспособность звуковой карты, необходимо после загрузки операционной системы запустить апплет «Свойства: Звуки и аудиоустройства». Нажмите меню «Пуск», выберите пункт «Панель управления». В открывшемся окне выберите пункт «Звуки и аудиоустройства». В этом апплете снимите галочку с пункта «Выключить звук», если она там стоит, а также увеличьте громкость микшера до максимума (перетащите курсором указатель в крайнее правое положение).
Работоспособность звуковой платы можно запустить через настройку свойств платы. Нажмите меню «Пуск», выберите пункт «Панель управления». В открывшемся окне выберите пункт с названием вашей звуковой платы, для плат Realtek он называется «Realtek HD Конфигурация аудио». В открывшемся окне выберите вкладку, на которой есть возможность прослушать тестовый сигнал. Поочередно будет воспроизводиться звук из левой колонки, а затем из правой колонки. При отсутствии звука стоит задуматься о ремонте или смене звуковой платы.
Аудиосистема
В состав аудиоподсистемы персонального компьютера входят:
- звуковой адаптер;
- устройство воспроизведения звука (наушники, звуковые колонки);
- устройство записи (микрофон).
Акустическая система — устройство для воспроизведения звука, состоит из акустического оформления и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических).
Акустические системы (колонки)
Акустическая система - важная часть современного мультимедийного компьютера, при ее использовании восприятие звуковой информации существенно улучшается. Акустические системы бывают пассивные и активные:
· Пассивные акустические системы не содержат встроенного усилителя и могут подключаться к звуковым платам, имеющим собственный усилитель (обычно 4-ваттный, по 2 Вт на канал) и регулятор громкости.
· Активные акустические системы оборудованы усилителем и могут подключаться как к линейному выходу звуковой платы, так и к выходу ее усилителя. Источником питания для встроенного в колонки
усилителя может являться внутренний аккумулятор LTH блок питания, который, в свою очередь, может быть и внутренним, и внешним. Кроме регулятора громкости активные колонки имеют обычно и 3-полосный эквалайзер.
Для более качественного воспроизведения лучше приобрести внешние колонки. Существуют компьютерные мультимедиа-мониторы со встроенными в корпус колонками, но они не дадут такого качества звучания,
как внешние колонки. Вблизи от компьютера следует располагать только экранированные колонки, обычные стереоколонки могут повредить его.
Пассивные колонки не имеют собственного блока питания и питаются от напряжения на выходе звуковой платы. Их единственное достоинство ─ очень низкая цена. Поэтому наибольший интерес для пользователей,
которые хотят обеспечить более чистый и мощный звук, представляют активные колонки, то есть колонки с отдельным блоком питания.
К обычным двум стереоколонкам (левой и правой) сегодня добавилась еще одна, низкочастотная колонка (sub-woofer). Это отдельная басовая колонка, предназначенная для воспроизведения сверхнизких частот. Так как
человеческое ухо не способно определить местоположение источника низкой частоты, то такая колонка обычно бывает одна.
Цифровые колонки для шины USB дают возможность регулировать громкость звучания и другие параметры программным путем, более удобным и точным. Кроме того, встроенный в колонки микроконтроллер
USB позволяет принимать сигнал от компьютера не в аналоговом, а в цифровом виде. Это позволяет снизить уровень шума, достичь лучшего стереофонического и объемного эффекта, а также практически избежать
искажений сигнала при передаче
Звуковая карта (или плата) – устройство, отвечающее за воспроизведение звука. Это обязательный компонент любого современного компьютера, ведь без него невозможны даже такие простейшие действия, как прослушивание музыки, просмотр фильма или видеоролика, воспроизведение звукового ряда любой компьютерной игры.
Приступая к выбору звуковой карты для компьютера, следует знать, что они выпускаются в трех формах:
· внутренние интегрированные;
· внутренние дискретные;
· внешние.
Различают звуковые карты ещё и по типу подключения: USB, PCI, PCI-E, FireWire, ExpressCard, PCMCIA.
Интегрированные звуковые карты
Интегрированные звуковые карты являются самым бюджетным вариантом. Это отдельная микросхема, впаянная в материнскую плату. Обычно на более солидные системные платы припаивают более качественные звуковые чипы, а материнские платы попроще содержат недорогой чип (например, «Realtek»).
Однако экономия на покупке звуковой карты оправдана лишь в том случае, когда к качеству воспроизводимого звука не предъявляются сколько-нибудь высокие требования. Следует заметить, что сами по себе звуковые чипы могут выдавать достаточно качественный звук, однако, после впаивания на результат их работы начинают оказывать воздействие внешние факторы. В первую очередь, это электрические шумы, которые неизбежно возникают на системной плате и влияют на характеристики аналоговой части звукового сигнала.
Кроме того, встроенный звуковой адаптер не имеет собственного процессора. Соответственно увеличивается нагрузка на центральный процессор, что в некоторых случаях может приводить к задержке звукового сигнала или «подвисанию» звука. Не стоит забывать и о том, что интегрированные карты не рассчитаны на подключение мощных высококлассных внешних устройств. Они могут работать лишь с недорогими наушниками и микрофонами, а также с мультимедийными системами акустики.