Système de son informatique. Système de son de l'ordinateur Système audio PC. Etude des fonctions du Sound System PC
connaître:
SYSTÈME DE PC SOUND. Composition du système de son PC. Principe de fonctionnement et spécifications techniques des planches sonores. Directions d'amélioration du système de son. Le principe de traitement des informations sonores. Spécification des systèmes sonores.
Instructions méthodiques
Système de PC audio - un complexe de logiciels et de matériel exécutant les fonctions suivantes:
enregistrer des signaux audio provenant de sources externes, telles qu'un microphone ou un magnétophone, en convertissant des signaux audio analogiques d'entrée en entrée en stockage numérique et ultérieur sur le disque dur;
jouer des données audio enregistrées à l'aide d'un système d'enceintes externe ou d'un casque (casque);
jouer des CD audio;
mélange (mélange) lors de l'enregistrement ou de la lecture de signaux de plusieurs sources;
enregistrement simultané et lecture de signaux sonores (mode duplex intégral);
traitement des signaux sonores: édition, combinaison ou séparation de fragments de signal, filtrage, modifier son niveau;
traitement du signal sonore selon le son volumétrique (tridimensionnel - 3D) du son;
génération utilisant un synthétiseur d'instruments de musique, ainsi que des discours humains et d'autres sons;
gestion du travail d'instruments de musique électroniques externes à travers une interface MIDI spéciale.
Figure 10 - Structure du système de son PC
Le système de son classique, comme indiqué à la Fig. 5.1, contient:
module d'enregistrement et d'enregistrement sonore;
module de synthétiseur;
module d'interface;
mélangeur de module;
système acoustique.
Les performances constructives du système de son PC subissent des changements importants; Il y a des cartes mères avec un chipset installé sur eux pour un traitement sonore.
Cependant, le but et la fonction des modules du système de son moderne (quelle que soit sa conception) ne changent pas. Lorsque vous envisagez les modules fonctionnels de la carte son, il est de coutume d'utiliser les termes «Son System PC» ou «Carte sonore
Questions pour la maîtrise de soi:
Système de son PC;
Composition du système de son PC;
Principe de fonctionnement et caractéristiques techniques des conseils sonores;
Directions d'amélioration du système de son;
Le principe de traitement des informations sonores;
Spécification des systèmes sonores.
Topic 6.2 Module d'interface de traitement de l'information sonore
L'étudiant doit:
avoir une présentation:
À propos de PC Son Système
connaître:
composition du PC du sous-système sonore;
principe de fonctionnement du module d'enregistrement et de lecture;
principe de fonctionnement du module du synthétiseur;
principe de fonctionnement du module d'interface;
le principe de fonctionnement du module de mélangeur;
organisation du système acoustique.
Composition du Sound Subsystem PC. Module d'enregistrement et de lecture. Module de synthétiseur. Module d'interface. Mélangeur de module. Principe de fonctionnement et spécifications techniques des systèmes acoustiques. Logiciel. Formats de fichiers sonores. Outils de reconnaissance vocale.
Instructions méthodiques
Record et Play System Record Module Effectuez une conversion analogique-numérique et numérique-numérique en mode de programmation de données sonores ou en les transmettant via des canaux DMA (accès à la mémoire directe - canal de mémoire directe).
L'enregistrement sonore est la sauvegarde des informations sur les fluctuations de pression acoustique au moment de l'enregistrement. Actuellement, les signaux analogiques et numériques sont utilisés pour enregistrer et transmettre des informations sur le son. En d'autres termes, le bip peut être représenté sous une forme analogique ou numérique.
À l'entrée de la carte son PC dans la plupart des cas, le bip est appliqué sous forme analogique. En raison du fait que le PC fonctionne uniquement par des signaux numériques, le signal analogique doit être transformé en numérique. Dans le même temps, le système acoustique installé à la sortie de la carte son PC ne perçoit que des signaux électriques analogiques, donc après le traitement du signal à l'aide du PC, la conversion inverse du signal numérique sur l'analogue est nécessaire.
La conversion analogique-numérique est une conversion de signal analogique en numérique et comprend les étapes principales suivantes: échantillonnage, quantification et codage.
^ Le bip pré-analogue entre dans un filtre analogique qui limite la bande de fréquences de signal.
L'échantillonnage du signal consiste à sélectionner un échantillon de signal analogique avec une fréquence donnée et est déterminé par la fréquence d'échantillonnage. De plus, la fréquence de discrétisation doit être au moins deux fois supérieure à la fréquence harmonique la plus élevée (composant de fréquence) du signal audio de la source.
La quantification de l'amplitude est la mesure des valeurs instantanées de l'amplitude du signal discrète dans le temps et la transformation de celle-ci dans le temps et l'amplitude discrets. La figure 11 montre le processus de quantification par le niveau d'un signal analogique et les valeurs d'amplitude instantanée sont codées par des nombres à 3 bits.
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Figure 11 - Schéma de conversion de son analogique-numérique
Le codage est de convertir au code numérique du signal quantifié. Dans ce cas, la précision de la mesure de la quantification dépend du nombre de décharges de catégorie.
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Figure 12 - Échantillonnage et quantification du temps par niveau d'une plage analogique de quantification de l'amplitude du compte à rebours.
La conversion analogique-numérique est effectuée par un dispositif électronique spécial - un convertisseur analogique-numérique (ADC), dans lequel le nombre de signaux discrètes est converti en une séquence de nombres. Le flux résultant de données numériques, c'est-à-dire Le signal inclut des interférences haute fréquence utiles et indésirables, à filtrer que les données numériques obtenues sont passées via un filtre numérique.
La transformation numérique dans le cas général survient en deux étapes, comme illustré à la figure 12. À la première étape, du flux de données numériques à l'aide d'un convertisseur numérique à analogue (DAC), les comptes de signal sont séparés de l'échantillonnage. la fréquence. À la deuxième étape, un signal analogique continu est généré à partir des échantillons distincts par lissage (interpolation) à l'aide d'un filtre basse fréquence, qui supprime les composants périodiques du spectre du signal discrète.
Pour réduire le nombre de données numériques requises pour représenter un signal sonore avec une qualité donnée, une compression utilisée (compression), qui consiste à réduire le nombre d'échantillons et de niveaux de quantification ou le nombre de bits par comptage.
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Figure 13 - Schéma de conversion numérique
De telles méthodes d'encodage des données audio à l'aide de périphériques de codage spéciaux vous permettent de réduire la quantité de flux d'informations à près de 20% de la première. La sélection de la méthode de codage lors de l'enregistrement des informations audio dépend de l'ensemble des programmes de compression - codecs (codage-décodage) fourni avec le logiciel de carte son ou une partie du système d'exploitation.
Effectuer les fonctions des transformations de signaux analogiques et numériques, le module d'enregistrement et la reproduction du son numérique contiennent l'unité de commande ADC, DAC et de commande, qui sont généralement intégrées à une seule puce, également appelée codec. Les principales caractéristiques de ce module sont les suivantes: fréquence d'échantillonnage; Type et décharge d'ADC et de DAC; méthode de codage de données audio; La capacité de travailler en mode duplex intégral.
La fréquence d'échantillonnage détermine la fréquence maximale du signal enregistré ou jouable. Enregistrer et reproduire le discours humain, 6 kHz est 8 kHz; musique de faible qualité - 20 - 25 kHz; Pour assurer un son de haute qualité (lecteur audio), la fréquence de discrétisation doit être d'au moins 44 kHz. Presque toutes les cartes son prennent en charge l'enregistrement et la lecture d'un signal sonore stéréo avec une fréquence d'échantillonnage de 44,1 ou 48 kHz.
^ La décharge de l'ADC et du CAD détermine la décharge de la représentation du signal numérique (8, 16 ou 18 bits).
Duplex complet (duplex intégral) - Mode de transmission de données sur un canal, selon lequel le système de son peut recevoir simultanément (écrire) et transmettre des données audio (reproduire). Cependant, toutes les cartes sonores ne prennent pas en charge ce mode en totalité, car ils ne fournissent pas une qualité sonore élevée avec un échange de données intensives. Ces cartes peuvent être utilisées pour fonctionner avec des données vocales sur Internet, par exemple lors de la conduite de téléconférences, lorsque la qualité du son est élevée est requise.
Module de synthétiseur
Système sonore efficace Synthétiseur vous permet de générer presque tous les sons, y compris le son des instruments de musique réels. Le principe du synthétiseur est illustré à la figure 14.
La synthèse est le processus de recréant la structure de la tonalité musicale (Notes). Un signal sonore de tout instrument de musique a plusieurs phases de temps. Sur la figure 15, et montrez les phases du signal sonore résultant lorsque la touche Piano est enfoncée. Pour chaque instrument de musique, la vue du signal sera particulière, mais trois phases peuvent être distinguées: attaque, soutien et atténuation. La combinaison de ces phases s'appelle une enveloppe d'amplitude, dont la forme dépend du type d'instrument de musique. La durée de l'attaque pour différents instruments de musique varie d'unités à plusieurs dizaines ou même jusqu'à des centaines de millisecondes. Dans la phase, appelée support, l'amplitude du signal ne change presque pas et la hauteur de la tonalité musicale est formée lors du support. La dernière phase, l'atténuation, correspond à une intrigue d'une diminution assez rapide de l'amplitude du signal.
Dans les synthétiseurs modernes, le son est créé comme suit. Un dispositif numérique utilisant l'une des méthodes de synthèse génère un signal dite d'excitation avec une hauteur de son donnée (note), qui doit avoir des caractéristiques spectrales, aussi près des caractéristiques de l'instrument de musique imité dans la phase de support, comme illustré à la figure. 15, b. Ensuite, le signal d'excitation est introduit au filtre, simulant la réponse de fréquence d'amplitude de l'instrument de musique réel. Une enveloppe d'amplitude du même outil est appliquée à une autre entrée de filtre. Ensuite, l'ensemble des signaux est traité pour obtenir des effets sonores spéciaux, par exemple, ECHO (réverbération), performance chorale (HO-RUS). Ensuite, une conversion de numéros de numérosage et un filtrage du signal sont fabriqués à l'aide d'un filtre à basse fréquence (FNH).
Figure 15 - Principe d'action d'un synthétiseur moderne: A - phases de signal sonore; 6 - Schéma de synthétiseur
Les principales caractéristiques du module de synthétiseur:
méthode de synthèse sonore;
taille mémoire;
la capacité du traitement du signal matériel pour créer des effets sonores;
polyphonie - le nombre maximum d'éléments sonores reproductibles simultanément reproductibles.
Synthèse de la synthèse de la modulation de fréquence (synthèse FM-FM-FM) implique l'utilisation de la génération d'un instrument de musique pour générer deux générateurs de formes complexes. Le générateur de support génère le signal de tonalité principal, le signal modulé par la fréquence d'harmoniques supplémentaires, des surtones qui déterminent le timbre de l'outil sonore. Le générateur d'enveloppe gère l'amplitude du signal résultant. Le générateur FM offre une qualité sonore acceptable, a un faible coût, mais ne met pas en œuvre des effets sonores. À cet égard, les cartes audio utilisant cette méthode ne sont pas recommandées conformément à la norme RS99.
Synthèse de la table d'ondes - Sons de synthèse WT (synthèse de la table d'onde - Synthèse WT) est fabriqué à l'aide d'échantillons pré-numérisés d'instruments de musique réels et d'autres sons stockés dans une ROM spéciale fabriquée sous la forme d'une puce de mémoire ou intégrée dans le WT. puce de mémoire génératrice. Le synthétiseur WT offre une génération sonore de haute qualité. Cette méthode de synthèse est mise en œuvre dans les cartes audio modernes.
^ La quantité de mémoire sur les cartes son avec le synthétiseur WT peut augmenter en raison de l'installation d'éléments de mémoire supplémentaires (ROM) pour stocker des banques avec des outils.
Les effets sonores sont formés à l'aide d'un effet de processeur spécial, qui peut être soit un élément indépendant (microcircuit), soit intégrer dans le synthétiseur WT. Pour la majorité écrasante des cartes avec la synthèse WT, les effets de la réverbération et du chorus sont devenus standard. La synthèse du son basée sur la modélisation physique prévoit l'utilisation de modèles mathématiques de formation sonore d'instruments de musique réels pour générer une forme numérique et une conversion ultérieure à un bip avec un CAD. Les cartes son utilisant la méthode de modélisation physique n'ont pas encore été répandues, car il existe un PC puissant pour leur opération.
Module d'interface Fournit un échange de données entre le système de son et d'autres périphériques externes et internes.
L'interface PCI fournit une largeur de bande passante (par exemple, la version 2.1 est supérieure à 260 Mbps), ce qui vous permet de transmettre des flux de données audio en parallèle. L'utilisation du bus PCI vous permet d'améliorer la qualité du son, fournissant un rapport signal à bruit sur 90 dB. De plus, le bus PCI garantit la possibilité de traitement de données sonore coopérative, lorsque les tâches de traitement et de transmission de données sont réparties entre le système de son et la CPU.
MIDI (Interface numérique de l'instrument de musique - Interface d'instrument de musique numérique) est régie par une norme spéciale contenant des spécifications sur l'interface matérielle: types de canaux, câbles, ports, avec lesquels les périphériques MIDI sont connectés l'un à l'autre, ainsi qu'une description de la procédure Pour échanger des données - Protocole d'échange d'informations entre les périphériques MIDI. En particulier, l'utilisation de commandes MIDI peut être contrôlée par équipement d'éclairage, équipement vidéo dans le processus d'exécution d'un groupe musical sur la scène. Les dispositifs avec interface MIDI sont connectés séquentiellement en formant une sorte de réseau MIDI comprenant un contrôleur - un dispositif de commande, qui peut être utilisé en tant que PC et un synthétiseur de clé de musique, ainsi que des dispositifs entraînés (récepteurs), transmettant des informations au contrôleur. pour sa demande. La longueur totale de la chaîne MIDI n'est pas limitée, mais la longueur maximale du câble entre deux dispositifs MIDI ne doit pas dépasser 15 mètres.
Connexion d'un PC au réseau MIDI est effectué à l'aide d'un adaptateur MIDI spécial, qui dispose de trois ports MIDI: une transmission de données d'entrée, de sortie et de transmission, ainsi que deux connexions pour connecter les joysticks.
^ La carte audio comprend une interface permettant de connecter les lecteurs de CD-ROM.
Mélangeur de module
Le module de mixage de la carte son effectue:
commutation (connexion / déconnexion) des sources et des signaux sonores, ainsi que la régulation de leur niveau;
mélanger (mélanger) plusieurs signaux audio et ajuster le niveau du résultat.
le nombre de signaux mélangés sur le canal de lecture;
niveau de signal de commande dans chaque canal mixte;
régulation du niveau du signal total;
amplificateur de puissance de sortie;
la présence de connecteurs pour la connexion externe et interne
récepteurs / sources de signaux sonores.
Mélangeur de gestion de logiciels est effectué par Windows Tools ou à l'aide d'un programme de mixage fourni avec un logiciel de carte son.
La compatibilité du système audio avec l'une des normes des cartes son signifie que le système audio fournira des signaux sonores de haute qualité. Les problèmes de compatibilité sont particulièrement importants pour les applications DOS. Chacun d'entre eux contient une liste de cartes audio, de travailler avec lesquelles l'application DOS est orientée.
La norme Sound Blaster prend en charge les applications sous forme de jeux pour DOS, dans laquelle le support sonore est programmé avec l'orientation des cartes sonores du son Sound Blaster.
^ La norme Sound Sound System (WSS) de Microsoft comprend une carte son et un package logiciel axé principalement sur une application commerciale.
Système acoustique (AC) Convertit immédiatement un signal électrique sonore en oscillations acoustiques et est la dernière liaison du chemin de reproduction du son. En règle générale, la CA comprend plusieurs haut-parleurs audio, chacun pouvant avoir une ou plusieurs orateurs. Le nombre de locuteurs de haut-parleurs dépend du nombre de composants qui composent le bip et formant des canaux audio distincts.
En règle générale, le principe de fonctionnement et le dispositif interne des colonnes sonores de domestique et utilisé dans des moyens techniques d'informatisation dans la composition du système acoustique PC ne varie pratiquement pas.
Fondamentalement, la CA pour PC est composée de deux colonnes sonores qui fournissent une lecture de signal stéréo. Habituellement, chaque colonne de l'AC pour PC a un haut-parleur, cependant, deux sont utilisées dans des modèles coûteux: pour les fréquences élevées et basses. Dans le même temps, les modèles modernes de systèmes acoustiques permettent de reproduire le son dans presque toute une gamme de fréquences auditives en raison de l'utilisation de la conception spéciale de la colonne ou des haut-parleurs.
Pour reproduire des fréquences basses et ultra-basses de haute qualité dans l'UA, en plus de deux haut-parleurs, la troisième unité de son est utilisée - le subwoofer, installé sous le bureau. Une telle AC à trois composants pour PC est constituée de deux satellites dites à haut-parleurs reproduisant des fréquences moyenne et élevées (d'environ 150 Hz à 20 kHz) et un subwoofer, qui reproduit la fréquence inférieure à 150 Hz.
Une caractéristique distinctive du CA pour PC est la possibilité de la présence de son propre amplificateur de puissance intégré. Le haut-parleur avec l'amplificateur intégré est appelé actif. L'amplificateur AC passif n'a pas.
L'avantage principal de l'enceinte active est de se connecter à la sortie linéaire de la carte son. L'alimentation secteur active est effectuée à partir des piles (batteries) ou à partir d'un réseau électrique via un adaptateur spécial, fabriqué sous la forme d'une unité externe distincte ou d'un module d'alimentation installé dans le corps de l'une des colonnes.
La puissance de sortie des systèmes acoustiques du PC peut varier dans une large plage et dépend des caractéristiques techniques de l'amplificateur et des haut-parleurs. Si le système est conçu pour sonner des jeux informatiques, une puissance suffisante est de 15 à 20 w par colonne pour la pièce de taille moyenne. Si vous avez besoin d'assurer une bonne audience lors d'une conférence ou d'une présentation dans un large public, il est possible d'utiliser une UA, d'avoir une puissance allant jusqu'à 30 w par canal. Avec une augmentation du pouvoir de l'UA, ses dimensions globales augmentent et augmente les coûts.
^ Les principales caractéristiques de l'AC: une bande de fréquences reproductibles, de sensibilité, de coefficient harmonique, de puissance.
La bande de fréquences (fréquence de fréquence) est une dépendance de fréquence d'amplitude de la pression acoustique ou de la dépendance de la pression sonore (force sonore) de la fréquence de la tension alternée, en résumé jusqu'à la bobine de l'enceinte. La bande de fréquences perçue par l'EH de l'homme allant de 20 à 20 000 Hz. En règle générale, des colonnes ont une gamme limitée dans la plage de fréquences basse de 40 à 60 Hz. Résolvez le problème de reproduction des basses fréquences permet d'utiliser un subwoofer.
La sensibilité de la colonne audio (sensibilité) est caractérisée par une pression acoustique, qu'elle crée 1 m à distance lorsque le signal électrique est alimenté avec une puissance de 1 W. Conformément aux exigences des normes, la sensibilité est définie comme la pression acoustique moyenne dans une certaine bande de fréquence.
Plus la valeur de cette caractéristique est élevée, mieux les intervenants transmettent la gamme dynamique du programme de musique. La différence entre le "silencieux" et les sons les plus "puissants" des phonogrammes modernes 90 - 95 dB et plus. Les haut-parleurs à haute sensibilité sont bien reproduits comme des sons calmes et forts.
Le coefficient harmonique (distorsion harmonique totale - THD) estime les distorsions non linéaires associées à l'apparition de nouveaux composants spectraux dans le signal de sortie. Le coefficient harmonique est normalisé dans plusieurs bandes de fréquences. Par exemple, pour des AC HI-FI de haute qualité, ce coefficient ne doit pas dépasser: 1,5% dans la plage de fréquences de 250 à 1000 Hz; 1,5% dans la plage de fréquences 1000 - 2000 Hz et 1,0% dans la plage de fréquences de 2000 à 6 300 Hz. Plus la valeur du coefficient harmonique est petite, mieux c'est l'UA.
L'alimentation électrique (manipulation de puissance), qui est essentielle à l'AC est l'une des principales caractéristiques. Cependant, il n'y a pas de relation directe entre la puissance et la qualité de la lecture sonore. La pression acoustique maximale dépend de la sensibilité et la puissance des cendres détermine principalement sa fiabilité.
Souvent, l'emballage PC pour PC indique la puissance de pointe d'un système acoustique, qui ne reflète pas toujours la puissance réelle du système, car elle peut dépasser 10 fois nominale. En raison de la différence significative dans les processus physiques survenant pendant les tests de la CA, les valeurs des capacités électriques peuvent différer plusieurs fois. Pour comparer la capacité de divers espaces, il est nécessaire de savoir quelle puissance indique le fabricant de produits et quel type de méthodes de test est définie.
Certains modèles de colonne Microsoft sont connectés à une carte son, mais au port USB. Dans ce cas, le son se présente sur les haut-parleurs sous forme numérique et son décodage produit un petit chipset installé dans les colonnes.
Questions pour la maîtrise de soi:
Composition du PC du sous-système sonore;
Module d'enregistrement et de lecture;
Module de synthétiseur;
Module d'interface;
Mélangeur de module;
Principe de fonctionnement et spécifications techniques des systèmes acoustiques. Logiciel;
Formats de fichier son;
Outils de reconnaissance vocale.
Travail pratique 8. Système de son PC
L'étudiant doit:
avoir une présentation:
À propos de PC Son Système
connaître:
principes de traitement des informations sonores;
composition du PC du sous-système sonore;
les principales caractéristiques des tableaux de circuit-son
être capable de:
connectez et configurez les sous-systèmes sonores du PC;
enregistrer des fichiers audio.
Section 7. Périphériques de sortie Informations d'impression
Sujet 7.1 Imprimante
L'étudiant doit:
avoir une présentation:
À propos des périphériques Imprimer des informations
connaître:
le principe de fonctionnement des dispositifs de sortie de périphérique pour imprimer une imprimante matricielle. Composants principaux et caractéristiques de fonctionnement, caractéristiques techniques;
principe de fonctionnement des informations de sortie de périphérique sur l'imprimante d'impression Impression des nœuds principaux et des caractéristiques de fonctionnement, spécifications;
le principe de fonctionnement des conclusions d'informations pour l'impression d'une imprimante laser Les principaux composants et caractéristiques de fonctionnement, spécifications.
Caractéristiques générales des dispositifs de sortie d'impression. Classification des dispositifs d'impression. Imprimantes de type choc: principe de fonctionnement, nœuds mécaniques, fonctionnalités de travail, spécifications, règles d'exploitation. Modèles modernes de base.
^ Imprimantes à jet d'encre: principe de fonctionnement, composants mécaniques, fonctionnalités de travail, spécifications, règles d'exploitation. Modèles modernes de base.
Imprimantes laser: principe de fonctionnement, composants mécaniques, fonctionnalités de travail, spécifications, règles d'exploitation. Modèles modernes de base.
Instructions méthodiques
Imprimantes - Dispositifs de sortie de données d'un ordinateur convertit les codes ASCII d'informations dans les symboles graphiques correspondant à eux et corrigez ces caractères sur papier.
La classification des imprimantes peut être effectuée par une variété de fonctionnalités:
méthode de formation de symboles (alignement et signe sur la synthèse);
chroma (noir et blanc et coloré);
méthode formant des cordes (série et parallèle);
méthode d'impression (Sillar, ligne et page)
vitesses d'impression;
résolution.
Quand travailler dans mode texte L'imprimante prend de l'ordinateur les codes de caractères qui doivent être imprimés à partir des signes de l'imprimante elle-même. De nombreux fabricants équipent leurs imprimantes avec de nombreuses polices intégrées. Ces polices sont écrites dans l'imprimante ROM et ne se lisent qu'à partir de là.
Pour imprimer des informations texte, il existe des modes d'impression qui fournissent une qualité variée:
projet d'impression (brouillon);
qualité d'impression typographique (NLQ - Qualité des lettres près);
qualité d'impression proche de typographique (qualité LQ - Lettre);
mode de haute qualité (SQL - Qualité Super Lettre).
Par la méthode d'application d'images sur papier, les imprimantes sont divisées en imprimantes d'action de choc, jet d'encre, photoélectronique et thermique.
Le système audio du PC sous la forme d'une carte son est apparu en 1989, en développant considérablement les possibilités du PC en tant que moyen technique d'informatisation.
Système de PC audio- un complexe de logiciels et de matériel exécutant les fonctions suivantes:
· Enregistrement de signaux sonores de sources externes, par exemple, microphone ou enregistreur de bande, en convertissant des signaux audio analogiques d'entrée en entrée en stockage numérique et ultérieur sur le disque dur;
· Jouer des données audio enregistrées à l'aide d'un système d'enceintes externe ou d'un casque (casque);
· Jouer des CD audio;
· Mélange (mélange) lors de l'enregistrement ou de la lecture de signaux de plusieurs sources;
· Enregistrement simultané et lecture des signaux audio (mode Un duplex plein);
· Traitement du signal sonore: édition, combinaison ou séparation des fragments de signal, filtrage, changement de niveau;
· Traitement du signal sonore conformément aux algorithmes volumétriques (tridimensionnel - 3D-son)sonner;
· Génération utilisant le synthétiseur d'instruments de musique, ainsi que la parole humaine et d'autres sons;
· Gestion des instruments de musique électroniques externes à travers une interface MIDI spéciale.
Le système audio PC est des cartes sonores structurellement ou installées dans la fente de la carte mère, ou l'autre sous-système du PC intégré sur la carte mère ou la carte d'extension, ainsi que les périphériques d'enregistrement et de lecture (système acoustique). Séparez le système sonore Les modules fonctionnels peuvent être effectués comme des cautionnements installés dans les connecteurs de carte son appropriés.
Le système de son classique, comme indiqué à la Fig. 4.23, contient:
Module d'enregistrement et d'enregistrement sonore;
Module de synthétiseur;
Module d'interface;
Mélangeur de module;
Système acoustique.
Figure. 4.23. Structure du système de son PC.
Les quatre premiers modules sont généralement installés sur la carte son. De plus, il existe des cartes sonores sans module de synthétiseur ni un module numérique d'enregistrement audio / lecture. Chacun des modules peut être effectué sous forme de puce distincte, soit pour entrer une puce multifonctionnelle. Ainsi, le chipset du système audio peut contenir plusieurs microcircules.
Les performances constructives du système de son PC subissent des changements importants; Il y a des cartes mères avec un chipset installé sur eux pour un traitement sonore.
Cependant, le but et la fonction des modules du système de son moderne (quelle que soit sa conception) ne changent pas. Lorsque vous envisagez les modules fonctionnels de la carte son, il est habituel d'utiliser les termes «Système de son PC» ou «Carte sonore».
Le système audio du PC sous la forme d'une carte son est apparu en 1989, en développant considérablement les possibilités du PC en tant que moyen technique d'informatisation.
Système de son PC -complexe logiciel et matériel exécutant les fonctions suivantes:
enregistrer des signaux audio provenant de sources externes, telles qu'un microphone ou un magnétophone, en convertissant des signaux audio analogiques d'entrée en entrée en stockage numérique et ultérieur sur le disque dur;
jouer des données audio enregistrées à l'aide d'un système d'enceintes externe ou d'un casque (casque);
jouer des CD audio;
mélange (mélange) lors de l'enregistrement ou de la lecture de signaux de plusieurs sources;
enregistrement simultané et lecture des signaux audio (mode PLEIN Duplex);
traitement des signaux sonores: édition, combinaison ou séparation de fragments de signal, filtrage, modifier son niveau;
traitement du signal sonore conformément aux algorithmes de volumétrique (tridimensionnel - 3 RÉ.- Sonner.) sonner;
génération utilisant un synthétiseur d'instruments de musique, ainsi que des discours humains et d'autres sons;
gestion du travail d'instruments de musique électroniques externes à travers une interface MIDI spéciale.
Le système de son PC est des cartes Structuellement au son ou installé dans la fente de la carte mère, ou l'autre sous-système du PC installé sur la carte mère ou la carte de poste. Séparez le système sonore Les modules fonctionnels peuvent être effectués comme des cautionnements installés dans les connecteurs de carte son appropriés.
Le système de son classique, comme indiqué à la Fig. 5.1, contient:
Module d'enregistrement et d'enregistrement sonore;
module de synthétiseur;
module d'interface;
mélangeur de module;
système acoustique.
Les quatre premiers modules sont généralement installés sur la carte son. De plus, il existe des cartes sonores sans module de synthétiseur ni un module numérique d'enregistrement audio / lecture. Chacun des modules peut être effectué sous forme de puce distincte, soit pour entrer une puce multifonctionnelle. Ainsi, le chipset du système audio peut contenir plusieurs microcircules.
Les performances constructives du système de son PC subissent des changements importants; Il y a des cartes mères avec un chipset installé sur eux pour un traitement sonore.
Cependant, le but et la fonction des modules du système de son moderne (quelle que soit sa conception) ne changent pas. Lorsque vous envisagez les modules fonctionnels de la carte son, il est habituel d'utiliser les termes «Système de son PC» ou «Carte sonore».
2. Module d'enregistrement et de lecture
Le module d'enregistrement et de lecture du système audio effectue une conversion analogique-numérique et numérique en mode de transmission logicielle ou en transmission aux canaux DMA. (Direct. Mémoire. Accès - Accès à la mémoire directe de canal).
On sait que le son est connu, c'est que les ondes longitudinales distribuent librement dans l'air ou dans un autre milieu, le bip sonne donc en permanence dans le temps et dans l'espace.
L'enregistrement sonore est la sauvegarde des informations sur les fluctuations de pression acoustique au moment de l'enregistrement. Actuellement, les signaux analogiques et numériques sont utilisés pour enregistrer et transmettre des informations sur le son. En d'autres termes, le bip peut être représenté sous une forme analogique ou numérique.
Si lors de l'enregistrement des sons, utilisez un microphone qui convertit le signal électrique continu en temps en temps à temps, le signal électrique est obtenu sous une forme analogique. Étant donné que l'amplitude de l'onde de son détermine le volume du son et sa fréquence est la hauteur de la tonalité audio, le signal électrique doit être proportionnel à la hauteur du son et sa fréquence doit correspondre à la fréquence des oscillations de la pression sonore.
À l'entrée de la carte son PC dans la plupart des cas, le bip est appliqué sous forme analogique. En raison du fait que le PC fonctionne uniquement par des signaux numériques, le signal analogique doit être transformé en numérique. Dans le même temps, le système acoustique installé à la sortie de la carte son PC ne perçoit que des signaux électriques analogiques, donc après le traitement du signal à l'aide du PC, la conversion inverse du signal numérique sur l'analogue est nécessaire.
Conversion analogique numériquec'est la conversion d'un signal analogique en numérique et comprend les étapes principales suivantes: échantillonnage, quantification et codage. Le diagramme de la conversion analogique-numérique du bip est présenté à la Fig. 5.2.
Le bip pré-analogue entre dans un filtre analogique qui limite la bande de fréquences de signal.
L'échantillonnage du signal consiste à sélectionner un échantillon de signal analogique avec une fréquence donnée et est déterminé par la fréquence d'échantillonnage. De plus, la fréquence de discrétisation doit être au moins deux fois supérieure à la fréquence harmonique la plus élevée (composant de fréquence) du signal audio de la source. Étant donné qu'une personne est capable d'entendre des sons dans la plage de fréquences de 20 Hz à 20 kHz, la fréquence maximale de l'échantillonnage du signal de son source doit être d'au moins 40 kHz, c'est-à-dire que les comptages sont tenus de réaliser 40 000 fois par seconde. À cet égard, dans la plupart des systèmes de son modernes, la fréquence maximale de l'échantillonnage du signal sonore est de 44,1 ou 48 kHz.
La quantification de l'amplitude est la mesure des valeurs instantanées de l'amplitude du signal discrète dans le temps et la transformation de celle-ci dans le temps et l'amplitude discrets. En figue. 5.3 montre le processus de quantification par un niveau de signal analogique et les valeurs d'amplitude instantanée sont codées par des nombres à 3 bits.
La conversion analogique-numérique est effectuée par un dispositif électronique spécial - analog-Digital Convertirtélémémération(ADC), dans lequel les comptes de signaux discrets sont convertis en une séquence de nombres. Le flux résultant de données numériques, c'est-à-dire Le signal inclut des interférences haute fréquence utiles et indésirables, à filtrer que les données numériques obtenues sont passées via un filtre numérique.
Transformation digideen général, se produit en deux étapes, comme le montre la Fig. 5.4. À la première étape, à partir d'un flux de données numériques avec un convertisseur numérique à analogue (DAC), les comptes de signal sont isolés de la fréquence d'échantillonnage. À la deuxième étape, un signal analogique continu est généré à partir des échantillons distincts par lissage (interpolation) à l'aide d'un filtre basse fréquence, qui supprime les composants périodiques du spectre du signal discrète.
Pour écrire et stocker le signal audio sous forme numérique nécessite une grande quantité d'espace disque. Par exemple, un signal sonore stéréo avec une durée de 60 s, numérisé avec une fréquence d'échantillonnage de 44,1 kHz avec une quantification de 16 bits pour le stockage nécessite environ 10 Mo sur le disque dur.
Pour réduire la quantité de données numériques requises pour représenter un signal sonore avec une qualité donnée, une compression utilisée (compression), qui consiste à diminuer (le nombre d'échantillons et niveaux de quantification ou le nombre de bits, JE. saint sur un compte à rebours.
De telles méthodes d'encodage des données audio à l'aide de périphériques de codage spéciaux vous permettent de réduire la quantité de flux d'informations à près de 20% de la première. La sélection de la méthode de codage lors de l'enregistrement des informations audio dépend de l'ensemble des programmes de compression - codecs (codage-décodage) fourni avec le logiciel de carte son ou une partie du système d'exploitation.
Effectuer les fonctions des transformations de signaux analogiques et numériques, le module d'enregistrement et la reproduction du son numérique contiennent l'unité de commande ADC, DAC et de commande, qui sont généralement intégrées à une seule puce, également appelée codec. Les principales caractéristiques de ce module sont les suivantes: fréquence d'échantillonnage; Type et décharge d'ADC et de DAC; méthode de codage de données audio; possibilité de travailler en mode PLEIN Duplex.
La fréquence d'échantillonnage détermine la fréquence maximale du signal enregistré ou jouable. Enregistrer et reproduire le discours humain, 6 kHz est 8 kHz; musique de faible qualité - 20 - 25 kHz; Pour assurer un son de haute qualité (lecteur audio), la fréquence de discrétisation doit être d'au moins 44 kHz. Presque toutes les cartes son prennent en charge l'enregistrement et la lecture d'un signal sonore stéréo avec une fréquence d'échantillonnage de 44,1 ou 48 kHz.
La décharge de l'ADC et du CAD détermine la décharge de la représentation du signal numérique (8, 16 ou 18 bits). La majorité accablante des cartes sonores sont équipées d'ADC et de DAC 16 bits. Ces cartes sonores sont théoriquement attribuées à la classe HI-FI, qui doit fournir une qualité du son du studio. Certaines cartes son sont équipées d'ADC et de pères de 20 et même 24 bits, ce qui améliore considérablement la qualité du son d'enregistrement / de lecture.
PLEIN Duplex (Duplex complet) - Mode de transmission de données sur un canal, selon lequel le système de son peut recevoir simultanément (écrire) et transmettre des données audio (reproduire). Cependant, toutes les cartes sonores ne prennent pas en charge ce mode en totalité, car ils ne fournissent pas une qualité sonore élevée avec un échange de données intensives. Ces cartes peuvent être utilisées pour fonctionner avec des données vocales sur Internet, par exemple lors de la conduite de téléconférences, lorsque la qualité du son est élevée est requise.
Règle 2. Avant d'allumer l'appareil sur le réseau, voir ce qui est écrit sur la paroi arrière de l'appareil.
Vérifiez la tension à la sortie de l'autotransformer au ralenti avant de la connecter à l'appareil.
Vérifiez la valeur du périphérique de tension d'alimentation dans le processus de fabrication de copies.
Après avoir fini de travailler, retirez la fiche de l'autotransformer du réseau. Ne laissez pas l'autotransformer sous la tension!
Règle 3. Il est très important de prendre en compte les exigences relatives à l'installation du copieur. Installez l'appareil est nécessaire sur une surface horizontale plate. La déviation de la position horizontale conduit à la redistribution du toner et du support dans la cartouche d'appareil vers la pente. En conséquence, leur agitation est entravée et l'uniformité de l'arbre magnétique du toner est perturbée.
Travail de laboratoire. Etude du principe de fonctionnement des dispositifs de traitement du son
but du travail
Examinez le schéma structurel du système de son du PC, ce qui constitue le système de son.
7.2 Actes:
1) Faites-vous connaître le schéma structurel du système de son PC.
2) Étudiez les composants principaux (modules) du système de son.
3) Faites-vous connaître le principe du module de synthétiseur.
4) Faites-vous connaître le principe de fonctionnement du module d'interface.
5) Faites-vous connaître le principe du module du mélangeur.
1) le sujet, l'objectif, le travail de travail;
2) le libellé et la description de la tâche individuelle;
7.4 Questions de contrôle
1) Nommez les modules principaux du système de son classique.
2) Quelle est l'essence de la synthèse.
3) Appelez la phase audio.
4) Quelles méthodes de synthèse sonore connaissez-vous?
5) Liste des interfaces de périphérique audio modernes.
Instructions méthodiques.
Structure du système de son PC
Le système de son PC est des cartes Structuellement au son ou installé dans la fente de la carte mère, ou l'autre sous-système du PC installé sur la carte mère ou la carte de poste.
Le système de son classique, comme indiqué à la figure 23, contient:
1. Module de lecture enregistré et sonore;
2. le module de synthétiseur;
3. Module d'interface;
4. Mélangeur de module;
5. Système acoustique.
Figure 23 - Structure du système sonore PC
Module de synthétiseur
Système sonore efficace Synthétiseur vous permet de générer presque tous les sons, y compris le son des instruments de musique réels. Le principe du synthétiseur est illustré à la figure 24.
La synthèse est le processus de recréant la structure de la tonalité musicale (Notes). Un signal sonore de tout instrument de musique a plusieurs phases de temps. FIGURE 24, maisles phases du signal sonore résultant lorsque vous appuyez sur ML de ML Vichy Piano. Pour chaque instrument de musique, la vue du signal sera particulière, mais trois phases peuvent être distinguées: attaque, soutien et atténuation. La combinaison de ces phases est appelée enveloppe d'amplitudedont la forme dépend du type d'instrument de musique. La durée de l'attaque pour différents instruments de musique varie d'unités à plusieurs dizaines ou même jusqu'à des centaines de millisecondes. Dans la phase, appelée support, l'amplitude du signal ne change presque pas et la hauteur de la tonalité musicale est formée lors du support. La dernière phase, l'atténuation, correspond à une intrigue d'une diminution assez rapide de l'amplitude du signal.
Dans les synthétiseurs modernes, le son est créé comme suit. Un dispositif numérique utilisant l'une des méthodes de synthèse génère le signal dite d'excitation avec une hauteur de son donnée (note), qui doit avoir des caractéristiques spectrales, aussi près que possible des caractéristiques de l'instrument de musique imité dans la phase de support, comme indiqué Sur la figure 24, b.Ensuite, le signal d'excitation est introduit au filtre, simulant la réponse de fréquence d'amplitude de l'instrument de musique réel. Une enveloppe d'amplitude du même outil est appliquée à une autre entrée de filtre. Ensuite, la totalité des signaux est traitée afin d'obtenir des effets sonores spéciaux, par exemple, ECHO (réverbération), performances chorales. Ensuite, une transformation et des filtres numériques du signal sont effectués à l'aide d'un filtre à basse fréquence (FNH).
Les principales caractéristiques du module de synthétiseur:
Méthode de synthèse sonore;
Taille mémoire;
La capacité du traitement du signal matériel pour créer des effets sonores;
Polyphonie - le nombre maximum d'éléments sonores reproductibles simultanément reproductibles.
Méthode de synthèse sonore,utilisé dans le système de son PC, il détermine non seulement la qualité sonore, mais également la composition du système. En pratique, les synthétiseurs générant du son utilisant les méthodes suivantes sont installés sur les cartes son.
Figure 24 - Principe de fonctionnement d'un synthétiseur moderne: une phases de signal sonore; B - Système de synthétiseur
La méthode de synthèse basée sur la modulation de fréquence ( Synthèse de module de fréquence -La synthèse FM) implique une utilisation pour générer une voix d'un instrument de musique au moins deux générateurs solides de forme complexe. Le générateur de support génère le signal de tonalité principal, le signal modulé par la fréquence d'harmoniques supplémentaires, des surtones qui déterminent le timbre de l'outil sonore. Le générateur d'enveloppe contrôle l'amplitude du générateur FM du signal résultant fournit une qualité sonore acceptable, a un faible coût, mais ne met pas en œuvre des effets sonores. À cet égard, les cartes audio utilisant cette méthode ne sont pas recommandées conformément à la norme RS99.
Synthèse sonore basée sur la table des vagues Synthèse de la table d'ondes -WT-Synthesis) est fabriqué à l'aide d'échantillons pré-numérisés du son d'instruments de musique réels et d'autres sons stockés dans une ROM spéciale, fabriqué sous la forme d'une puce de mémoire ou intégré dans le microcircuit de la mémoire du générateur WT. Le synthétiseur WT offre une génération sonore de haute qualité. Cette méthode de synthèse est mise en œuvre dans les cartes audio modernes.
Taille mémoiresur les cartes son avec le synthétiseur WT, elle peut augmenter en raison de l'installation d'éléments de mémoire supplémentaires (ROM) pour stocker des banques avec des outils.
Effets sonoresformulez avec un effet de processeur spécial, qui peut être un élément indépendant (puce) ou intégrer dans le synthétiseur WT. Pour la majorité écrasante des cartes avec la synthèse WT, les effets de la réverbération et du chorus sont devenus standard.
La synthèse du son basée sur la modélisation physique prévoit l'utilisation de modèles mathématiques de formation sonore d'instruments de musique réels pour générer une forme numérique et une conversion ultérieure à un bip avec un CAD. Les cartes son utilisant la méthode de modélisation physique n'ont pas encore été répandues, car il existe un PC puissant pour leur opération.
Module d'interface
Le module d'interface fournit un échange de données entre le système de son et d'autres périphériques externes et internes.
Interface ISAen 1998, l'interface PCI a été déplacée dans les cartes audio.
Interface PCIfournit une large bande passante (par exemple, la version 2.1 est supérieure à 260 Mbps), ce qui vous permet de transmettre des flux de données audio en parallèle. L'utilisation du bus PCI vous permet d'améliorer la qualité du son, fournissant un rapport signal à bruit sur 90 dB. De plus, le bus PCI garantit la possibilité de traitement de données sonore coopérative, lorsque les tâches de traitement et de transmission de données sont réparties entre le système de son et la CPU.
MIDI (interface numérique de l'instrument de musique- L'interface numérique des instruments de musique) est régie par une norme spéciale contenant des spécifications sur l'interface matérielle: types de canaux, câbles, ports, avec lesquels des périphériques MIDI sont connectés l'un à l'autre, ainsi qu'une description de l'échange de données d'informations - Protocole d'échange d'informations entre les périphériques MIDI. En particulier, l'utilisation de commandes MIDI peut être contrôlée par équipement d'éclairage, équipement vidéo dans le processus d'exécution d'un groupe musical sur la scène. Les périphériques avec interface MIDI sont connectés en série en formant une sorte de réseau MIDI, qui comprend un contrôleur - un dispositif de commande, qui peut être utilisé comme PC et un synthétiseur de clé de musique, ainsi que des dispositifs entraînés (récepteurs), transmettant des informations à le contrôleur par sa demande. La longueur totale de la chaîne MIDI n'est pas limitée, mais la longueur maximale du câble entre deux dispositifs MIDI ne doit pas dépasser 15 mètres.
Connexion d'un PC au réseau MIDI est effectué à l'aide d'un adaptateur MIDI spécial, qui dispose de trois ports MIDI: une transmission de données d'entrée, de sortie et de transmission, ainsi que deux connexions pour connecter les joysticks.
La carte audio comprend une interface permettant de connecter les lecteurs de CD-ROM.
7.5.4 Mélangeur de module
Le module de mixage de la carte son effectue:
Commutation (connexion / déconnexion) des sources et des signaux sonores, ainsi que la régulation de leur niveau;
Mélanger (mélanger) plusieurs signaux audio et ajuster le niveau du résultat.
Les principales caractéristiques du module Mixer comprennent:
Le nombre de signaux mélangés sur le canal de lecture;
Ajustement du niveau de signal dans chaque signal de mélange;
Régulation du niveau du signal total;
Amplificateur de puissance de sortie;
La présence de connecteurs à connecter des récepteurs / sources de signaux de son externes et internes.
Sources et récepteurs de signaux sonores sont connectés au module de mélangeur via des connecteurs externes ou internes. Les connecteurs de système de son externe sont généralement situés sur le panneau arrière du boîtier de l'unité système: Joystick / midi.- connecter un joystick ou un adaptateur MIDI; Micro in.- pour connecter le microphone; Faire la queue.- entrée linéaire pour connecter toutes les sources de signaux sonores; Gérer.- sortie linéaire pour connecter les récepteurs audio; ORATEURconnecter des écouteurs (casques) ou un système acoustique passif.
La gestion du logiciel Mixer est effectuée par Windows à l'aide d'un programme de mixage fourni avec un logiciel de carte son.
La compatibilité du système audio avec l'une des normes des cartes son signifie que le système audio fournira des signaux sonores de haute qualité. Les problèmes de compatibilité sont particulièrement importants pour les applications DOS. Chacun d'entre eux contient une liste de cartes audio, de travailler avec lesquelles l'application DOS est orientée.
Blaster son standard.soutenir les applications sous forme de jeux pour DOS, dans lequel le support sonore est programmé avec l'orientation de la carte son du son Sound Blaster.
Système de son Windows standard (WSS)microsoft inclut une carte son et un package logiciel axé principalement sur une application commerciale.
Exemples de tâches individuelles
Modèle 1 - Carte sonore SB PCI CMI 8738
Figure 25 - Apparence Sonic Carte SB PCI CMI 8738
Description: Carte sonore avec la possibilité de jouer audio au format 5.1
Type d'équipement: Carte audio multimédia
Chip: C-Media 8738
Entrées analogiques: 2
Sorties analogiques: 3
Connecteurs: externe: entrée de ligne, entrée de microphone, sortie sur les haut-parleurs avant, accès aux haut-parleurs arrière, accès au centre / subwoofer; Internal: entrée de ligne, entrée CD
La possibilité de connecter 4 colonnes: oui
Support Dolby Digital 5.1: Oui
EAX: Soutien EAX 1.0 et 2.0
Interface: PCI
La possibilité de connecter 6 colonnes: oui
Modèle 2 - Carte audio SB PCI Terratec Auron 5.1 PCI
Figure 26 - Apparence SP PCI Terratec Auron 5.1 PCI
Description: Carte son à 6 canaux.
3D son: EAX 1.0, EAX 2.0, Sensaura, Auraal A3D 1.0, Environnement FX, Multi DRIVE, ZOOM FX, I3DL2, DirectSound 3D 3D
Chip: C-Media CMI8738 / PCI-6CH-MX
DAC: 16 bits / 48 kHz
ADC: 16 bits / 48 kHz
Nombre de colonnes: 5.1
Entrées analogiques: Connecteur Minijack 1x Nonbalance, Entrée de microphone Minijack, Connecteurs internes: AUX, CD-IN.
Sorties analogiques: Sorties audio Minijack pour la connexion 5.1 acoustique (avant, arrière, sub / stérilie).
S / PDIF: 16 \u200b\u200bbits / 48 kHz
Entrées / sorties numériques: sortie optique (TOSLINK), identifiant optique (TOSLINK).
Fréquence de discrétisation: 44,1, 48 kHz
Configuration système requise (minimum): Intel Pentiumiii, AMD K6-III 500 MHz 64 Mo de mémoire
Interface: PCI 2.1, 2.2
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