Oricine lucrează cu sunet profesional a dat peste un sistem de sunet de fundal integrat cel puțin o dată. La urma urmei, nu este un secret pentru nimeni că astfel de proiecte mici și mijlocii pot consta aproape în O Majoritatea vânzărilor provin de la distribuitorul de echipamente, dealerul și instalatorul. Și, spre deosebire de sistemele mari, „distribuția” nu necesită calcule complexe, crearea de modele acustice și alte lucrări de rutină înainte de vânzare. Un specialist cu experiență poate întocmi „în minte” o specificație tipică, cunoscând doar dimensiunile generale ale camerei. Și, desigur, un astfel de sistem va funcționa, dar, așa cum spune binecunoscuta anecdotă, există o nuanță ...

Datorită muncii de succes a comercianților și vânzătorilor, a proprietarilor și a francizaților de cafenele, restaurante, magazine și centre comerciale din întreaga lume și din țara noastră, înțelegeți acum pe deplin că sunetul potrivit este important atât pentru starea de spirit, cât și pentru loialitatea clientului, și pentru eficiența aceluiași conținut publicitar. Și, chiar dacă vorbesc acum cu fragmente din cataloagele colorate ale oricărui producător de sisteme acustice de tavan, vedem rezultatele muncii marketerilor - toate mărcile mondiale serioase au intrat de mult pe piața rusă și au transformat clientul în credința lor. Și un lider de afaceri competent în acest domeniu a încetat în cele din urmă să neglijeze calitatea sunetului, așa cum nu a fost cu mult timp în urmă.

S-ar părea că treaba este terminată - creați o ofertă standard și modificați numărul de sisteme acustice din ea, în funcție de configurația camerei. Dar nu este atât de simplu. Mai degrabă, este relativ simplu dacă abordăm construcția sistemelor din punctul de vedere al celui mai puțin timp petrecut pe unitate de bunuri. Și există logică în acest sens. Iar cel mai incontestabil argument este „aceasta nu este o societate filarmonică!” - a devenit deja aproape manual și este ideal aplicabil oricărui obiect, cu excepția, de fapt, a aceleiași Filarmonice.

Probabil, unii dintre voi vor spune: „Acesta este un raționament inactiv despre nimic”, așa că voi trece în cele din urmă la punctul principal.

Scopul general al articolului este tocmai de a dezaproba opinia larg răspândită conform căreia proiectarea unui sistem de sunet de fundal nu merită măcar niște costuri serioase de timp și mental. În ceea ce privește timpul, sunt parțial de acord - puțini dintre noi ne-au ajuns să ne permitem să petrecem o oră sau două alegând una dintre cele două secțiuni de tavan adiacente pentru difuzor. Dar conectarea gândirii inginerești ne va ajuta să obținem cel mai bun rezultat de la aceleași produse ca și concurenții noștri. Iar rezultatul, cu abordarea corectă, va atrage atât clientul, cât și departamentul dvs. de vânzări. Sunt de acord că, odată cu sortimentul actual de echipamente de sunet de la diferiți producători, foarte asemănători, destinate sistemelor comerciale, principala, dacă nu singura modalitate de a atrage și reține un client este de a oferi cel mai atractiv preț. Și întrucât un cumpărător rar se va teme de calitatea sunetului și va putea să o evalueze în mod obiectiv, în majoritatea cazurilor cumpărătorul va câștiga oferind o soluție mai economică.

Dar să încercăm să ne abstractizăm de toate componentele comerciale și să ne concentrăm asupra celor dragi și apropiați - pe partea de inginerie.

Inginer, ieșirea ta!

Există o mie și una de îndrumări pentru calcularea aceluiași sistem de difuzoare de tavan. Să începem cu ei. Ceea ce producătorii nu ne oferă pentru a ne simplifica munca ... Un furnizor distribuie Talmuds cu recomandări de calcul între parteneri, altul oferă simulatoare acustice „ușor de utilizat”, în care oricine poate desena configurația dorită a difuzoarelor, al treilea scrie aplicații de calculator, în care este suficient introduceți dimensiunile liniare ale camerei și veți primi un raport generat cu o diagramă de aspect. Printre acestea din urmă, de exemplu, JBL, care oferă propriul calculator pentru aproape fiecare serie de produse. Mărturisesc că acesta este cel mai convenabil și, atunci când este utilizat corect, oferă un rezultat rapid și realist. Dar mai întâi lucrurile.

Consider că este necesar să „eliminăm” argumentele pro și contra metodelor existente.

Metoda, care este fără îndoială autonomă și nevolatilă, este grafică, similară în principiu cu construcția unei schițe de raze. Necesită cunoașterea unghiului nominal de deschidere a difuzorului și a înălțimii tavanului. Așa arată rezultatul:

Orez. 1. Calculul grafic al pasului difuzoarelor de tavan. A este distanța de la podea la urechile ascultătorului; B este distanța de la urechi la tavan; C este unghiul de deschidere al difuzorului; D este punctul de intersecție a grinzilor difuzoarelor adiacente.

Totul este suficient de simplu. Unghiul de deschidere al difuzorului, înălțimea urechilor ascultătorului sunt reprezentate grafic (este obișnuit să se ia 1-1,2 metri pentru o persoană în poziție așezată și 1,5 metri pentru o poziție în picioare) și punctul de intersecție a orizontalei iar razele unghiului de deschidere sunt considerate punctul critic pe care fasciculul din difuzorul adiacent. În acest fel, se determină înălțimea sistemelor de difuzoare.

Acum să săpăm puțin mai adânc. Se știe că valoarea unghiului de deschidere specificat în pașaportul difuzorului este nominală, adică media pe banda de frecvență, determinată de producător la discreția sa. Și nu este un secret pentru nimeni că proprietățile direcționale ale oricărui radiator real variază foarte mult în diferite benzi de frecvență. Drept urmare, efectuăm calculul, uneori fără a ști chiar în ce domeniu s-a obținut acoperirea corectă. Deci, colegi, fiți atenți - după ce ați făcut un astfel de calcul folosind unghiul nominal de deschidere, este posibil să obțineți „gropi” în benzi de frecvență, de exemplu, peste 8-10 kHz.

Acum încă o nuanță. Unghiul nominal al diafragmei, de regulă, este calculat din diagramele polare în așa fel încât, cu o abatere de la axa radiației cu ½ din unghiul de diafragmă declarat, căderea de presiune va fi de 6 dB. Mai mult, din nou, atenție, la o distanță egală de emițător.

Orez. 2. Calculul grafic al pasului difuzoarelor de tavan. A este distanța de la podea la urechile ascultătorului; B este distanța de la urechi la tavan; C este unghiul de deschidere al difuzorului; D - punctul de scădere al nivelului de presiune acustică cu 6 dB

Se pare că la punctul de intersecție al orizontalei și al fasciculului, căderea nu va mai fi de 6 dB, ci mai mult. Ei bine, este în regulă, ne înarmăm cu o busolă și rezolvăm problema.

Totuși, acest lucru nu este tot. Ce crezi, când traversăm grinzile de la difuzoarele vecine la punctul corect, câtă presiune vom ajunge acolo? Având 2 unde cu un nivel de presiune de -6 dB SPL față de axa radiației, le putem adăuga conform regulii de însumare a energiei (L1, pagina 33) ca două presiuni egale și obținem o sumă egală cu -3 dB în raport cu axă. Cu toate acestea, această regulă funcționează în cazul adăugării incoerente, adică de exemplu, la o distanță inegală de surse, dar la punctul de intersecție a razelor, undele sunt coerente (în fază) și doar acolo se adună în întregul spectru, dând o dublare a presiunii, adică va fi practic la fel ca pe axa radiației. Figura de mai jos prezintă rezultatul calculului pentru un model cu două difuzoare de tavan distanțate.

Orez. 3. Calculul nivelului de presiune acustică utilizând două difuzoare de tavan în banda de octavă centrată la 500 Hz.

Rezultatul este următoarea imagine: există întotdeauna o însumare coerentă a undelor exact între difuzoare și oferă o creștere de până la +3 dB pe o zonă destul de mică, iar literalmente în centimetri de la această „cusătură” undele sunt însumate incoerent și se observă o scădere de presiune. Și voi explica imediat că nu va fi posibil să scăpați complet de această „cusătură”. Mai jos sunt rezultatele simulărilor acustice cu ton diferit al difuzoarelor.

Orez. 4. Diagrama presiunii sonore atunci când difuzoarele sunt situate la o înălțime de 3 metri de podea cu un pas de 1,5 metri. Calculul se face în benzi de o treime de octavă de 10 kHz (diagrama de jos) și 400 Hz (diagrama de sus).

Orez. 5. Diagrama presiunii sonore atunci când difuzoarele sunt situate la o înălțime de 3 metri de podea cu un pas de 3 metri. Calculul se face în benzi de o treime de octavă de 10 kHz (diagrama de jos) și 400 Hz (diagrama de sus).

Orez. 6. Diagrama presiunii sonore atunci când difuzoarele sunt amplasate la o înălțime de 3 metri de podea cu un pas de 4,5 metri. Calculul se face în benzi de o treime de octavă de 10 kHz (diagrama de jos) și 400 Hz (diagrama de sus).

Alun sau săpun?

Ei bine, rezultatul simulării a arătat că rezultatul negativ pentru uniformitatea acoperirii este atât o înălțime prea mare a difuzoarelor, cât și una prea mică. Și o distanță prea mică este aproape o problemă mai gravă, deoarece există o concepție greșită obișnuită că, plasând difuzoarele cu un ton minim, vom obține o acoperire uniformă pe întreaga gamă de frecvențe. Pentru regiunea de înaltă frecvență, această teză este adevărată, deoarece orice difuzor are un model de radiație mai îngust în regiunea de înaltă frecvență. Și în ceea ce privește sumarea incoerentă a undelor, datorită interferenței în regiunea de frecvență joasă, presiunea la punctele de intersecție a fasciculelor este garantată să fie mai mare decât direct sub difuzor, oricât de paradoxal ar suna. Mai mult, modelul de interferență se va schimba în fiecare punct și, cu cât difuzoarele sunt mai aproape unul de celălalt, cu atât vor fi mai izbitoare aceste schimbări. Deci, acoperirea uniformă de înaltă frecvență merită astfel de sacrificii? Nu cred.

Pentru a fi un pic mai clar, voi face câteva precizări. După cum știți, direcționalitatea unei unde depinde de lungimea acesteia - undele lungi (cu o frecvență de 160 Hz și mai mică) sunt omnidirecționale, adică unghiul de deschidere al oricărui difuzor la o frecvență de, de exemplu, 80 Hz va fi egal cu 360 de grade. În cazul sistemelor de tavan, desigur, 180 de grade. Și undele scurte au o directivitate mai îngustă, care se datorează fizicii procesului de propagare a undelor. Deci, în banda de octavă de 16 kHz, difuzorul mediu de tavan poate avea un unghi de deschidere (cu -6 dB) de 45-60 de grade cu pașaportul nominal de 120 de grade, mediat în intervalul 1 kHz-8 kHz. Se pare că, pentru a evita „sunetele”, calculul trebuie efectuat pe baza caracteristicii deschiderii difuzoarelor la frecvențe înalte. Dreapta. Numai unde lungi nu sunt direcționate atât de îngust vor crea presiuni incomparabil mai mari, vor aduna și scădea de multe ori, creând sumele și diferențele ilustrate mai sus cu acel b O Cu cât răspândirea presiunilor este mai mare, cu atât sursele lor sunt mai apropiate între ele.

Pe baza a ceea ce ați citit, aveți tot dreptul să mă acuzați că nu dau un răspuns evident cu privire la modul exact de a plasa difuzoarele corect. Este, dar dacă ar exista un răspuns clar, nu ar fi nevoie de serviciile noastre și oricine ar putea proiecta un sistem de sunet. Aici stă măiestria, așa cum se numește acum, „proiectarea sistemului” - în găsirea unei soluții de compromis, în echilibrarea cerințelor și condițiilor reciproc exclusive.

În ceea ce privește restul, frumos marchiz, totul este în regulă, totul este în regulă!

Perfecționismul nu este o trăsătură atât de proastă, dar uneori ai nevoie de un reper realizabil pentru a fi productiv. Și o avem și noi. Într-o evaluare cantitativă a uniformității câmpului sonor, așa-numitul așa-numit folosit în statistici ajută foarte mult. Abaterea standard (STDev). Nu voi intra adânc în explicația acestui concept - există o mare șansă de a merge prea adânc.

Orez. 7. Abaterea standard

În fața noastră este un grafic al distribuției unor variabile aleatorii în cadrul deviației standard a așteptării matematice. Să o luăm ca bază, folosind distribuția nivelurilor de presiune acustică într-o cameră ca cantitate.

Acum să fim de acord că valoarea μ pe scara orizontală este valoarea medie a nivelului de presiune acustică în întreaga cameră, și anume, așteptarea noastră matematică. Luăm valoarea σ ca 2 dB (-20% + 25% în valoare absolută), deoarece răspândirea probabilă a valorilor în raport cu cea așteptată poate fi diferită. Acum sarcina noastră este să înțelegem ce anume ne va satisface și ce va fi considerat inacceptabil. Dacă presiunea este aceeași pe întreaga zonă măsurată, atunci graficul se va transforma într-o linie dreaptă. Cu cât răspândirea valorilor este mai mare, cu atât creșterea și scăderea graficului acestei funcții vor fi mai abrupte. Deci, cu un câmp sonor destul de uniform, majoritatea valorilor sunt concentrate aproape de valoarea medie. Și această acoperire destul de uniformă, putem lua în considerare zona din prima deviație standard, adică dacă pe 68% din suprafața totală a camerei nivelul de presiune fluctuează în + -2 dB față de media pe întreaga gamă de frecvență, atunci cerința este îndeplinită. Este adevărat, astfel de statistici de distribuție a presiunii pot fi văzute numai prin efectuarea unui calcul acustic.

În ciuda faptului că o astfel de interpretare nu este fixată în standardele ISO sau AES, în practică este adesea utilizată și reflectă în general realitatea, prin urmare poate servi drept un bun ghid și punct de plecare pentru determinarea uniformității acoperirii zonei.

Rețineți, totuși, că o valoare medie pe întreaga gamă nu descrie întotdeauna imaginea completă.

Cutie neagră

Ei bine, difuzoarele din tavan par să fie sortate cât mai mult posibil în acest format. Dar sistemele de perete? Este totul la fel de ușor cu ei pe cât obișnuiam să credem? În general, este mult mai ușor pur și simplu pentru că, de regulă, suntem extrem de limitați în plasarea boxelor de dulap - pereți, colțuri, coloane. Și, în plus, nu fiecare punct al peretelui este disponibil pentru instalarea unui difuzor - undeva, turnare de stuc de designer, undeva un televizor, undeva ventilație și așa mai departe.

Și este un lucru când trebuie să sune 100 mp. metri - am luat unghiul de deschidere, am împrăștiat 4 difuzoare în colțuri și gata, sistemul este gata - dar ce să fac cu o zonă mai mare? Căutăm coloane de susținere în mijlocul camerei, ne bucurăm de prezența lor și ne lipim în jurul lor cu difuzoare. Ei bine, ce să faci - nu există opțiuni. Sunt de acord, dar cu precizări. Pentru răspuns, ca de obicei, merită să ne îndreptăm spre știință.

Iată un exemplu de plasare a difuzoarelor într-o cameră.

Orez. 8. Dispunerea difuzoarelor de perete pe coloane

În general, totul este în regulă și, cu alegerea corectă a difuzoarelor și instalarea corectă, nu vor exista probleme. Privind în viitor, voi spune că toate schemele de aspect prezentate mai jos au dreptul de a exista, dar cu unele rezerve.

Dacă difuzoarele sunt full-range, cu o deschidere nebună de 150 de grade (și acest lucru se întâmplă), plasarea lor în imediata apropiere una a celuilalt va crea o imagine foarte interesantă a interferenței pentru dvs. Pentru a nu discuta mult timp, de data aceasta voi demonstra imediat calculul acustic, deoarece este dificil să vină cu ceva mai vizual și mai ușor de înțeles.

Orez. 9. Diagrama nivelului de presiune acustică cu locația difuzoarelor pe coloanele din banda de octavă centrată la 500 Hz

Acordați atenție „petalelor” obținute - acesta este exact rezultatul adunării și scăderii a două unde coerente, iar localizarea lor, desigur, variază în funcție de lungimea de undă. Aceeași imagine poate fi observată la amplasarea difuzoarelor în clustere - pentru adăugarea corectă a undelor, trebuie luate o serie de măsuri atât în ​​timpul proiectării, cât și în timpul acordării, dar aceasta este o poveste complet diferită. Pentru orice eventualitate, voi indica o consecință evidentă a acestui fapt: ca urmare a interferenței, timbrul unui program de sunet poate fi serios distorsionat datorită scăderii unor componente de frecvență. Mulți experți, din păcate, sunt siguri că orice distorsiuni timbrale sunt corectate cu ajutorul unui microfon de măsurare, a unui analizor de spectru și a egalizatorului și sunt sincer surprinși atunci când încearcă să „scoată” frecvența pierdută în timpul interferenței atunci când se ajustează răspunsul în frecvență al sistemul. Și nu se întâmplă nimic pe grafic, indiferent cât de mult crești câștigul filtrului - cu +6 dB, cu +12 dB, dar măcar porniți două egalizatoare în serie. Pur și simplu nu există presiune la această frecvență și nu există nicăieri pentru a proveni dacă, din unul dintre multele motive, scăderea undelor a avut loc în acest interval.

Și acum să luăm și să încercăm să scăpăm de aceste probleme și chiar să reducem sistemul prin reducerea numărului de difuzoare.

Orez. 10. Dispunerea difuzoarelor de perete pe coloane

Orez. 11. Diagrama nivelului de presiune acustică atunci când difuzoarele sunt amplasate pe coloane în gama de frecvență completă.

Rezultă destul de bine: problemele de interferență sunt rezolvate, acoperirea în zona dintre coloane este aproape de ideal, adaosul de undă coerent nu este, de asemenea, critic. Ca opțiune bugetară, un astfel de design este destul de viabil - principalul lucru este că distanța dintre coloane vă permite să păstrați abaterea standard. Dar există încă o anumită nuanță. Și rădăcina sa este îngropată adânc în știința fundamentală.

Datorită fiziologiei auzului și, probabil, a evoluției, omul este capabil să localizeze evenimente sonore, adică pentru a determina de unde a venit unda sonoră - această abilitate trebuia pur și simplu dezvoltată pentru supraviețuire. Dar ce se întâmplă atunci când există o mulțime de unde sonore, ca, de exemplu, într-o peșteră primitivă, unde, pe lângă sunetul direct de la sursă, există nenumărate reflexii care sosesc din toate direcțiile? Foarte simplu. A fost suficient să dezvoltăm abilitatea de a determina direcția primei unde, care va ajunge fără echivoc la cea mai scurtă cale direct din gura condiționată a unui prădător și orice reflecție va merge cu siguranță pe un drum mai lung și va veni cu o anumită întârziere. Acest fenomen este descris de Legea Primului Front de Val (alias Efect de Precedenta). În prezența mai multor unde identice care sosesc cu o întârziere, creierul determină direcția exclusiv de către prima undă, chiar dacă cea de-a doua și cele ulterioare au un nivel mai ridicat (depășind până la 10 dB) și ajunge cu o întârziere de până la 30 Domnișoară. Puteți citi mai multe despre acest efect distractiv și descrierea acestuia în literatura de specialitate despre psihoacustică.

Deci despre ce e vorba? Acum, să simulăm un ascultător care se mișcă de-a lungul camerei pe o cale dreaptă și să vedem cum se va schimba localizarea sunetului pentru el. În procesul de trecere pe lângă primul difuzor, o persoană va auzi clar sunetul din stânga, pe măsură ce se apropie de limita condițională a deschiderii, raportul intensităților de undă din stânga și din dreapta se modifică, deoarece al doilea difuzor apare în câmpul vizual. Obiectul nostru a atins un punct de distanță egală între difuzoare și ambele unde au fost adăugate coerent, dându-i +3 dB la nivelul presiunii, iar localizarea sunetului a sărit instantaneu la un punct de distanță egală între surse, adică exact unde se află capul obiectului în acest moment. Și următorul pas va deplasa brusc evenimentul sonor spre dreapta, deoarece valul de la a doua sursă va fi acum primul.

În principiu, nu există nimic critic în acest sens. Dar dacă ar trebui ca clienții să se deplaseze constant prin zonă, ca, de exemplu, într-un magazin, vor fi confortabili să asculte sunetul care sare dintr-un punct în altul? Nu orice ascultător analizează cauzele disconfortului său și le asociază cu sunetul, percepția mediului pentru el este inconștientă și constă din totalitatea tuturor senzațiilor - vizuale, auditive, tactile și altele. Și este suficient ca cel puțin unul dintre ei să provoace disconfort, ca restul să fie nesemnificativ și ca impresia subiectivă să fie stricată.

La linia de sosire

Poate că au fost luate în considerare principalele probleme legate de calcularea locației difuzoarelor, dar nu ar fi deloc onest din partea mea să nu menționez că aproape toate aceste calcule iau în considerare energia undei directe de la emițător. Și în camere reale, umplute nu numai cu sunet direct, ci și cu numeroase reflexii, scăderile de interferență, desigur, nu vor crea puncte cu presiune acustică zero. Undele reflectate vor neutraliza oarecum scăderile și creșterile, desigur, fără a le elimina complet și vor îmbunătăți semnificativ uniformitatea acoperirii, compensând lipsa sunetului direct în punctele aflate la distanță de sursa sa.

Apropo, una dintre metodele interesante de a crea un sunet de fundal non-localizabil al sistemului se bazează pe utilizarea reverberării camerei pentru a beneficia de sunetul de fundal. Acesta constă în amplasarea tuturor sistemelor de difuzoare „orientate” către tavan. Acest aranjament salvează aproape complet ascultătorul de sunetul direct de la difuzor, toată energia pe care o primește este o mulțime de unde reflectate din toate direcțiile. Un efect extrem de interesant se obține în ceea ce privește spațialitatea sunetului. Singurul dezavantaj al acestei soluții este limitarea conținutului. Este puțin probabil ca muzica pop sau rock care nu este concepută pentru un impact atât de sever al reverbului să sune bine dintr-un astfel de sistem.

P.S. Și ce, fără cablu, nu va cânta?

În ciuda importanței secundare aparente a problemei căilor de cablu, este dificil să supraestimăm importanța cablului difuzor (acustic) pentru orice sistem de sunet. Spun asta cu deplină încredere, pentru că, din păcate, în practica mea nu este întotdeauna posibil să-i dictez clientului ce cablu să cumpere și uneori acest lucru duce la scene mut în stilul inspectorului general al Cehoviei, atunci când obiectul află că s-a pus un sistem de sunet prin cablu ShVVP. Ca răspuns la întrebarea mea, primesc un răspuns destul de rezonabil - „Ei bine, funcționează!”. Lucru. Funcționează doar în așa fel încât să nu funcționeze mai bine. În general, înțelegeți ...

Și de aceea ofer o metodă pentru calcularea secțiunii transversale a cablului. Cei dintre voi pentru care este evident și care știu perfect cum se fac astfel de calcule, pot sări peste această parte a articolului - nu voi da nimic nou și până acum necunoscut științei. Dar dacă dintr-o dată ați întâmpinat nevoia de calcul, atunci aceste informații vor fi utile, având în vedere aplicabilitatea aplicată.

Calculul curentului efectiv:

Calculul puterii efective alocate sarcinii:

Linie 100V.

Calculul impedanței totale a difuzoarelor din linie:
,Unde

Numărul de difuzoare pe linie
- puterea nominală a unui difuzor (setare Tap)

Restul calculelor sunt efectuate în mod similar cu liniile cu rezistență redusă.

Rezistența totală de încărcare într-o linie de 100 volți, după cum puteți vedea, se dovedește de obicei a fi de cel puțin 1000 ohmi. Cu o rezistență unitară atât de mare, rezistențele cablurilor au un efect redus asupra rezistenței totale a liniei și, prin urmare, cresc ușor pierderea de putere comparativ cu o conexiune cu rezistență redusă.

Acum, puțin despre interpretarea rezultatelor. De unde știi câtă pierdere de energie este acceptabilă? În general, valoarea pragului pentru scăderea nivelului de putere pe cablu este considerată a fi 0,5 dB. Aceasta corespunde unei pierderi de 10% față de puterea nominală. De exemplu, pentru un difuzor de 8 ohmi cu o valoare nominală admisibilă de 1 kW, căderea maximă conform acestor norme, puterea ajunge pe o linie cu o secțiune transversală de 2,5 mp și o lungime de 30 de metri. Depinde de dvs. să decideți mult sau puțin, desigur, iar decizia aici depinde de situația specifică, dar practica arată că creșterea secțiunii cablului de la 2,5 mp la, de exemplu, 4 mp nu va crește semnificativ costul instalării. Prin urmare, recomand întotdeauna să păstrați la 0,5 dB, deoarece acest lucru nu este deloc dificil de realizat. Și de ce ar trebui să pierdem prețioși wați pe linie atunci când suntem capabili să maximizăm eficiența sistemului?

Și, în timp ce cerințele pentru liniile de transmisie sunt semnificativ mai mici, utilizarea cablului potrivit vă va ajuta să faceți sistemul să funcționeze mai eficient. Mai mult, dacă în practica dvs. nu ați efectuat experimente pentru a evalua calitatea sunetului pe diferite cabluri (toate celelalte lucruri fiind egale), atunci credeți-mă pe cuvânt, efectul secțiunii transversale a cablului asupra sunetului este cu adevărat vizibil prin ureche. Acest lucru este valabil mai ales pentru regiunea cu frecvență joasă - intervalul, în timpul căruia transmisia se dezvoltă cea mai mare putere și care este cel mai solicitant în ceea ce privește factorul curent și factorul de descărcare.

Prin urmare, folosind analogia atât de îndrăgită de mulți, să nu turnăm 92 de benzină în Mercedes S-Class, și apoi să ne întrebăm de ce performanța declarată nu este atinsă.

După cum puteți vedea din formule, singura cantitate care rămâne necunoscută pentru calcularea cablului este rezistența sa, exprimată în ohmi / km. Semnificația sa poate fi găsită în specificația cablului. Pentru a face acest lucru, va trebui mai întâi să alegeți secțiunea transversală a cablului, să luați valoarea rezistenței corespunzătoare, să o înlocuiți în formulă și să efectuați calculul. Dacă obțineți un exces de cădere de putere sau invers, secțiunea transversală se dovedește a fi excesivă, atunci va trebui să alegeți un cablu cu o secțiune transversală diferită și să reveniți la punctul de pornire al calculului. De obicei, recomand să începeți calculul cu o secțiune transversală de 2x2,5 mp (7,5-8 Ohm / km) pentru liniile cu impedanță redusă și 2x1,5 mp (aproximativ 13 Ohm / km) pentru liniile de transformare. Desigur, acest lucru vă va face să petreceți ceva timp în calcul, dar pentru comoditate, vă puteți crea un calculator în Excel, adăugând acolo formule și valori de rezistență ale cablurilor de diferite secțiuni transversale - aceasta va dura ceva timp o dată, dar va elimina nevoia de calcul manual în viitor.

Mulțumim DIGIS pentru materialele furnizate

1. Sistem de sunet PC

Sistemul de sunet al computerului sub forma unei plăci de sunet a apărut în 1989, extinzând semnificativ capacitățile PC-ului ca mijloc tehnic de informatizare.

Sistem de sunet pentru PC - un complex de software și hardware care îndeplinește următoarele funcții:

înregistrarea semnalelor audio din surse externe, cum ar fi un microfon sau un magnetofon, prin conversia semnalelor audio analogice de intrare în cele digitale și apoi stocarea lor pe hard disk;

redarea datelor audio înregistrate utilizând un sistem extern de difuzoare sau căști (căști);

redarea de CD-uri audio;

amestecarea (mixarea) la înregistrarea sau redarea semnalelor din mai multe surse;

înregistrarea și redarea simultană a semnalelor audio (modul DeplinDuplex);

prelucrarea semnalelor sonore: editarea, combinarea sau divizarea fragmentelor de semnal, filtrarea, schimbarea nivelului acestuia;

procesarea semnalului sonor în conformitate cu algoritmii surround (tridimensional - 3 D- Sunet) sunet;

generarea de sunete de instrumente muzicale, precum și vorbirea umană și alte sunete cu ajutorul unui sintetizator;

controlul funcționării instrumentelor muzicale electronice externe printr-o interfață MIDI specială.

Sistemul de sunet al PC-ului este plăci de sunet constructive, fie instalate în slotul plăcii de bază, fie integrate pe placa de bază sau pe placa de expansiune a altui subsistem PC. Modulele funcționale separate ale sistemului de sunet pot fi implementate sub formă de carduri fiice instalate în conectorii corespunzători ai plăcii de sunet.

Un sistem de sunet clasic, așa cum se arată în fig. 5.1, conține:

Modul de înregistrare și redare a sunetului;

• 
  modul sintetizator;
• 
  modul de interfață;
• 
  modul mixer;
• 
  sistem de boxe.

Primele patru module sunt instalate de obicei pe o placă de sunet. Mai mult, există plăci de sunet fără modul de sintetizator sau modul de înregistrare / reproducere digitală a sunetului. Fiecare dintre module poate fi realizat fie ca un microcircuit separat, fie să facă parte dintr-un microcircuit multifuncțional. Astfel, un chipset al unui sistem de sunet poate conține atât un microcircuit cât și unul.

Proiectarea sistemului de sunet al computerului suferă modificări semnificative; există plăci de bază cu un chipset instalat pe ele pentru procesarea sunetului.

Cu toate acestea, scopul și funcțiile modulelor unui sistem de sunet modern (indiferent de designul acestuia) nu se modifică. Când se iau în considerare modulele funcționale ale unei plăci de sunet, este obișnuit să se utilizeze termenii „sistem de sunet pentru PC” sau „placă de sunet”.

2. Modul de înregistrare și redare

Modulul de înregistrare și reproducere a sistemului de sunet efectuează conversii analog-digital și digital-analog în modul de transmitere software a datelor audio sau transmiterea acestora prin canale DMA (DirectMemorieAcces- canal de acces direct la memorie).

Sunetul, după cum știți, este undele longitudinale care se propagă liber în aer sau în alt mediu, prin urmare semnalul sonor se schimbă continuu în timp și spațiu.

Înregistrarea sunetului este stocarea informațiilor despre fluctuațiile presiunii sonore în momentul înregistrării. În prezent, semnalele analogice și digitale sunt utilizate pentru a înregistra și transmite informații despre sunet. Cu alte cuvinte, semnalul audio poate fi analog sau digital.

Dacă, la înregistrarea sunetului, se utilizează un microfon care convertește un semnal sonor continuu într-un semnal electric continuu, semnalul sonor este obținut în formă analogică. Deoarece amplitudinea undei sonore determină intensitatea sunetului, iar frecvența acesteia determină tonul sunetului, pentru a menține informații fiabile despre sunet, tensiunea semnalului electric trebuie să fie proporțională cu presiunea sonoră și frecvența acestuia trebuie să corespundă frecvenței oscilațiilor de presiune acustică.

În majoritatea cazurilor, un semnal audio este furnizat la intrarea unei plăci de sunet pentru computer în formă analogică. Datorită faptului că PC-ul funcționează numai cu semnale digitale, semnalul analogic trebuie convertit în digital. În același timp, sistemul acustic instalat la ieșirea plăcii de sunet a computerului acceptă doar semnale electrice analogice, prin urmare, după procesarea semnalului folosind un PC, este necesar să inversați semnalul digital în analog.

Conversie analog-digital este conversia unui semnal analogic în digital și constă din următoarele etape principale: eșantionare, cuantificare și codificare. O diagramă a conversiei analog-digitale a unui semnal audio este prezentată în Fig. 5.2.

Semnalul audio analogic este alimentat preliminar la un filtru analogic, care limitează lățimea de bandă a semnalului.

Eșantionarea semnalului constă în eșantionarea eșantioanelor unui semnal analogic cu o frecvență specificată și este determinată de frecvența de eșantionare. Mai mult, frecvența de eșantionare trebuie să fie de cel puțin dublu față de cea mai mare armonică (componentă de frecvență) a semnalului audio original. Deoarece o persoană poate auzi sunete în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 20 kHz, frecvența maximă de eșantionare a semnalului audio original ar trebui să fie de cel puțin 40 kHz, adică sunt necesare 40.000 de eșantioane pe secundă. Prin urmare, în majoritatea sistemelor de sunet moderne pentru PC, rata maximă de eșantionare audio este de 44,1 sau 48 kHz.

Cuantificarea amplitudinii este o măsurare a valorilor instantanee ale amplitudinii unui semnal discret în timp și transformarea acestuia într-unul discret în timp și amplitudine. În fig. 5.3 arată procesul de cuantificare a nivelului unui semnal analog, iar valorile instantanee ale amplitudinii sunt codificate în numere de 3 biți.

Codificarea constă în conversia semnalului cuantificat într-un cod digital. În acest caz, precizia măsurătorii în timpul cuantificării depinde de numărul de biți de cuvinte de cod. Dacă valorile amplitudinii sunt scrise folosind numere binare și se setează lungimea cuvântului cod N biți, numărul de valori posibile ale cuvintelor de cod va fi egal cu 2 N . Același număr de niveluri de cuantificare a amplitudinii de referință poate fi. De exemplu, dacă valoarea amplitudinii eșantionului este reprezentată de un cuvânt de cod pe 16 biți, numărul maxim de grade de amplitudine (niveluri de cuantificare) va fi 2 16 = 65 536. Pentru o reprezentare pe 8 biți, respectiv, obținem 2 8 = 256 grade de amplitudine.

Conversia analog-digital este efectuată de un dispozitiv electronic special - conversie analog-digitaltelem(ADC), în care probele de semnal discret sunt convertite într-o succesiune de numere. Fluxul primit de date digitale, adică semnalul include interferențe de înaltă frecvență dorite și nedorite, pentru filtrarea cărora datele digitale primite sunt trecute printr-un filtru digital.

Conversie D / A apare în general în două etape, așa cum se arată în Fig. 5.4. În prima etapă, eșantioanele semnalului cu frecvența de eșantionare sunt extrase din fluxul de date digitale utilizând un convertor digital-analog (DAC). În a doua etapă, un semnal analog continuu este format din probe discrete prin netezire (interpolare) folosind un filtru de joasă frecvență, care suprimă componentele periodice ale spectrului de semnal discret.

Înregistrarea și stocarea audio în formă digitală necesită o cantitate mare de spațiu pe disc. De exemplu, un semnal audio stereo cu o durată de 60 de secunde, digitalizat la o rată de eșantionare de 44,1 kHz cu cuantizare pe 16 biți, necesită aproximativ 10 MB pe hard disk pentru stocare.

Pentru a reduce cantitatea de date digitale necesare pentru a reprezenta un semnal audio cu o anumită calitate, se folosește compresie (compresie), care constă în reducerea (Numărul de eșantioane și nivelurile de cuantificare sau numărul de biți, atunci când Euîngrijit pentru un singur număr.

Astfel de metode de codificare a datelor audio folosind dispozitive speciale de codificare pot reduce volumul fluxului de informații până la aproape 20% din original. Alegerea metodei de codificare pentru înregistrarea informațiilor audio depinde de setul de programe de compresie - codecuri (codare-decodare) furnizate împreună cu software-ul plăcii de sunet sau incluse în sistemul de operare.

Efectuând funcțiile de conversie a semnalului analog-digital și digital-analog, modulul de înregistrare și reproducere audio digitală conține un ADC, DAC și o unitate de control, care sunt de obicei integrate într-un singur microcircuit, numit și codec. Principalele caracteristici ale acestui modul sunt: ​​rata de eșantionare; tipul și capacitatea ADC și DAC; metoda de codificare a datelor audio; capacitatea de a lucra în modul DeplinDuplex.

Rata de eșantionare determină frecvența maximă a semnalului care trebuie înregistrat sau redat. Pentru înregistrarea și reproducerea vorbirii umane, este suficientă 6 - 8 kHz; muzică de calitate scăzută - 20 - 25 kHz; pentru sunet de înaltă calitate (CD audio), rata de eșantionare trebuie să fie de cel puțin 44 kHz. Aproape toate plăcile de sunet acceptă înregistrarea și redarea unui semnal audio stereo cu o rată de eșantionare de 44,1 sau 48 kHz.

Lățimea de biți a ADC și DAC determină adâncimea de biți a semnalului digital (8, 16 sau 18 biți). Marea majoritate a plăcilor de sunet sunt echipate cu ADC-uri pe 16 biți și DAC-uri. Astfel de plăci de sunet pot fi clasificate teoretic ca hi-fi, care ar trebui să ofere o calitate a sunetului de studio. Unele plăci de sunet sunt echipate cu ADC și PAP de 20 sau chiar pe 24 de biți, ceea ce îmbunătățește semnificativ calitatea înregistrării / redării sunetului.

DeplinDuplex(full duplex) este un mod de transmisie a datelor de canal, conform căruia sistemul de sunet poate recepționa (înregistra) și transmite (reda) simultan date audio. Cu toate acestea, nu toate plăcile de sunet acceptă pe deplin acest mod, deoarece nu oferă o calitate înaltă a sunetului cu schimb intensiv de date. Astfel de carduri pot fi utilizate pentru a lucra cu date vocale pe Internet, de exemplu, în timpul teleconferinței, atunci când nu este necesar un sunet de înaltă calitate.

3. Modul sintetizator

Sintetizatorul digital electromuzical al sistemului de sunet vă permite să generați aproape orice sunet, inclusiv sunetul instrumentelor muzicale reale. Principiul de funcționare al sintetizatorului este ilustrat în Fig. 5.5.

Sinteza este procesul de recreere a structurii unui ton muzical (notă). Semnalul sonor al oricărui instrument muzical are mai multe faze de timp. În fig. 5.5, a arată fazele semnalului sonor care apare atunci când este apăsată o tastă de pian. Pentru fiecare instrument muzical, tipul semnalului va fi unic, dar în acesta se pot distinge trei faze: atac, sprijin și decădere. Combinația acestor faze se numește plic de amplitudine, a cărui formă depinde de tipul instrumentului muzical. Durata unui atac pentru diferite instrumente muzicale variază de la unități la câteva zeci sau chiar sute de milisecunde. Într-o fază numită suport, amplitudinea semnalului rămâne aproape neschimbată, iar tonul tonului muzical se formează în timpul suportului. Ultima fază, atenuarea, corespunde unei secțiuni de scădere destul de rapidă a amplitudinii semnalului.

În sintetizatoarele moderne, sunetul este creat în felul următor. Un dispozitiv digital care utilizează una dintre metodele de sinteză generează un așa-numit semnal de excitație cu un ton dat (notă), care ar trebui să aibă caracteristici spectrale cât mai apropiate de caracteristicile instrumentului muzical simulat în faza de suport, așa cum se arată în Fig. 5.5, b. Apoi, semnalul de excitație este alimentat către un filtru care simulează răspunsul în frecvență al unui instrument muzical real. Semnalul învelișului de amplitudine al aceluiași instrument este alimentat către cealaltă intrare a filtrului. Mai mult, setul de semnale este procesat pentru a obține efecte sonore speciale, de exemplu, ecou (reverberație), performanță corală (ho-rus). Apoi, conversia digital-analogic și filtrarea semnalului se efectuează folosind un filtru trece-jos (LPF). Caracteristici cheie ale modulului sintetizator:

Metoda de sinteză a sunetului;

Memorie;

Posibilitatea procesării semnalului hardware pentru a crea efecte sonore;

Metoda de sinteză a sunetului, utilizat în sistemul de sunet al computerului, determină nu numai calitatea sunetului, ci și compoziția sistemului. În practică, sintetizatoarele sunt instalate pe plăci de sunet care generează sunet folosind următoarele metode.

Metoda de sinteză a modulației în frecvență (FrecvențăModulareSinteză- Sinteza FM) implică utilizarea a cel puțin două generatoare de semnale de forme complexe pentru a genera vocea unui instrument muzical. Generatorul de frecvență purtător generează un semnal fundamental de ton, modulat în frecvență de un semnal de armonici suplimentare, supratone care determină timbrul unui anumit instrument. Generatorul de plic controlează amplitudinea semnalului rezultat. Generatorul FM oferă o calitate a sunetului acceptabilă, este ieftin, dar nu oferă efecte sonore. Prin urmare, plăcile de sunet care utilizează această metodă nu sunt recomandate în conformitate cu standardul PC99.

Sinteza sunetului pe baza tabelului de unde (ValMasaSinteză - Sinteza WT) este produsă prin utilizarea eșantioanelor de sunete pre-digitalizate ale instrumentelor muzicale reale și a altor sunete stocate într-un ROM special realizat sub forma unui cip de memorie sau integrat într-un cip de memorie generator WT. Sintetizatorul WT oferă o generație de sunet de înaltă calitate. Această metodă de sinteză este implementată în plăcile de sunet moderne.

Memorie pe plăcile de sunet cu un sintetizator WT, acesta poate fi mărit instalând elemente de memorie suplimentare (ROM) pentru stocarea băncilor cu instrumente.

Efecte sonore sunt formate cu ajutorul unui procesor cu efecte speciale, care poate fi fie un element independent (microcircuit), fie poate fi integrat în sintetizatorul WT. Pentru marea majoritate a cardurilor sintetizate WT, reverbul și corul sunt acum standard. Sinteza sunetului bazată pe modelarea fizică implică utilizarea de modele matematice de producție a sunetului de instrumente muzicale reale pentru generarea digitală și pentru conversia ulterioară într-un semnal audio utilizând un DAC. Plăcile de sunet care utilizează modelarea fizică nu sunt încă răspândite deoarece necesită un computer puternic pentru a rula.

4. Modulul de interfață

Modulul de interfață asigură schimbul de date între sistemul de sunet și alte dispozitive externe și interne.

InterfațăISAîn 1998 a fost înlocuit în plăcile de sunet de interfața PCI.

InterfațăPCI oferă o lățime de bandă largă (de exemplu, versiunea 2.1 - mai mult de 260 Mbps), care permite transmiterea fluxurilor de date audio în paralel. Utilizarea magistralei PCI vă permite să îmbunătățiți calitatea sunetului, oferind un raport semnal / zgomot mai mare de 90 dB. În plus, magistrala PCI permite procesarea cooperativă a datelor audio, unde sarcinile de procesare și transmisie sunt partajate între sistemul audio și CPU.

MIDI (MuzicalInstrumentDigitalInterfață- interfața digitală a instrumentelor muzicale) este reglementată de un standard special care conține specificații pentru interfața hardware: tipuri de canale, cabluri, porturi prin care dispozitivele MIDI sunt conectate între ele, precum și o descriere a ordinii schimbului de date - o protocol pentru schimbul de informații între dispozitivele MIDI. În special, folosind comenzi MIDI, puteți controla echipamentele de iluminat, echipamentele video în timpul interpretării unui grup muzical pe scenă. Dispozitivele cu o interfață MIDI sunt conectate în serie, formând un fel de rețea MIDI, care include un controler - un dispozitiv de control, care poate fi folosit ca un PC sau ca sintetizator de tastatură muzicală, precum și dispozitive slave (receptoare) care transmit informații către operator prin intermediul cererii sale. Lungimea totală a lanțului MIDI nu este limitată, dar lungimea maximă a cablului între două dispozitive MIDI nu trebuie să depășească 15 metri.

Conectarea unui PC la o rețea MIDI se realizează utilizând un adaptor MIDI special, care are trei porturi MIDI: intrare, ieșire și trecere, precum și doi conectori pentru conectarea joystick-urilor.

Placa de sunet include o interfață pentru conectarea unităților CD-ROM.
5. Modul mixer

Modulul mixerului de placă de sunet efectuează:

comutarea (conectarea / deconectarea) surselor și receptorilor de semnale sonore, precum și reglarea nivelului acestora;

amestecând (amestecând) mai multe semnale audio și reglând nivelul semnalului rezultat.

Principalele caracteristici ale modulului mixer includ:

• 
  numărul de semnale mixte pe canalul de redare;
• 
  reglarea nivelului semnalului în fiecare canal de amestecare;
• 
  reglarea nivelului total al semnalului;
• 
  puterea de ieșire a amplificatorului;
• 
  prezența conectorilor pentru conectarea receptoarelor externe și interne / a surselor de semnale audio.

Sursele audio și chiuvetele sunt conectate la modulul mixer prin conectori externi sau interni. Conectorii externi pentru sistemul de sunet sunt de obicei amplasați pe panoul din spate al unității de sistem: Joystick/ MIDI - pentru a conecta un joystick sau un adaptor MIDI; MicÎn- pentru a conecta un microfon; LiniaÎn- intrare de linie pentru conectarea oricăror surse de semnale audio; LiniaAfară- line-out pentru conectarea oricăror receptoare de semnale audio; Speaker- pentru a conecta căști (căști) sau sistem de difuzoare pasive.

Controlul software al mixerului se realizează fie prin intermediul Windows, fie utilizând programul mixer furnizat împreună cu software-ul plăcii de sunet.

Compatibilitatea sistemului de sunet cu unul dintre standardele plăcii de sunet înseamnă că sistemul de sunet va asigura o reproducere a sunetului de înaltă calitate. Problemele de compatibilitate sunt deosebit de importante pentru aplicațiile DOS. Fiecare dintre ele conține o listă de plăci de sunet cu care aplicația DOS este concepută să funcționeze.

StandardSunetBlaster acceptă aplicații de jocuri DOS în care coloana sonoră este programată pentru familia de plăci de sunet Sound Blaster.

StandardWindowsSunetSistem(WSS) Microsoft include o placă de sunet și un pachet software axat în principal pe aplicații de afaceri.

6. Sistem acustic

Sistemul de difuzoare (AC) convertește direct semnalul electric al sunetului în vibrații acustice și este ultima verigă din calea de reproducere a sunetului.

Structura difuzorului, de regulă, include mai multe difuzoare, fiecare dintre ele putând avea unul sau mai multe difuzoare. Numărul de difuzoare dintr-un difuzor depinde de numărul de componente care alcătuiesc semnalul audio și formează canale audio separate.

De exemplu, un semnal stereo conține două componente, canalele stereo stânga și dreapta, care necesită cel puțin două difuzoare într-un sistem de difuzoare stereo. Audio Dolby Digital conține informații pentru șase canale audio: două canale stereo frontale, un canal central (canal de dialog), două canale spate și un canal subwoofer. Prin urmare, un sistem de difuzoare trebuie să aibă șase difuzoare pentru a reproduce un semnal Dolby Digital.

De regulă, principiul funcționării și structura internă a difuzoarelor sonore de uz casnic și cele utilizate în mijloacele tehnice de informatizare ca parte a unui sistem de difuzoare pentru PC practic nu diferă.

Practic, un difuzor PC este format din două difuzoare care reproduc un semnal stereo. De obicei, fiecare difuzor dintr-un difuzor PC are un difuzor, dar modelele scumpe folosesc două: pentru frecvențe înalte și joase. În același timp, modelele moderne de sisteme acustice permit reproducerea sunetului în aproape întreaga gamă de frecvențe sonore datorită utilizării unui design special al carcasei difuzoarelor sau difuzoarelor.

Pentru a reproduce frecvențele joase și ultra-joase cu o calitate ridicată în difuzoare, pe lângă două difuzoare, este utilizată și o a treia unitate de sunet - un subwoofer (Subwoofer), instalat sub desktop. Acest difuzor PC din trei piese este format din două așa-numite difuzoare satelit care reproduc frecvențe medii și înalte (aproximativ 150 Hz până la 20 kHz) și un subwoofer care reproduce frecvențe sub 150 Hz.

O caracteristică distinctivă a difuzoarelor pentru PC este capacitatea de a avea propriul dvs. amplificator de putere încorporat. Se numește un difuzor cu un amplificator încorporat activ. Pasiv Difuzorul nu are amplificator.

Principalul avantaj al unui difuzor activ este capacitatea de a vă conecta la linia de ieșire a unei plăci de sunet. Difuzorul activ este alimentat fie din baterii (acumulatori), fie din rețeaua electrică printr-un adaptor special, realizat sub forma unei unități externe separate sau a unui modul de alimentare instalat în cazul unuia dintre difuzoare.

Puterea de ieșire a sistemelor de difuzoare pentru PC poate varia foarte mult în funcție de specificațiile amplificatorului și difuzoarelor. Dacă sistemul este conceput pentru

jocuri pe computer sunătoare, suficientă putere de 15-20 W pe difuzor pentru o cameră de dimensiuni medii. Dacă este necesar să se asigure o bună audibilitate în timpul unei prelegeri sau prezentări într-un public mare, este posibil să se utilizeze un difuzor cu o putere de până la 30 W pe canal. Odată cu creșterea puterii difuzorului, dimensiunile sale generale cresc și costul crește.

Modelele moderne de sisteme de difuzoare au o mufă pentru căști, atunci când sunt conectate, reproducerea sunetului prin difuzoare se oprește automat.

Principalele caracteristici ale difuzorului: banda de frecvență, sensibilitate, distorsiune armonică, putere.

Banda de răspuns de frecvență (FrequencyRespon­ se) este dependența de amplitudine-frecvență a presiunii sonore sau dependența presiunii sonore (puterea sunetului) de frecvența tensiunii alternative furnizate bobinei difuzoarelor. Banda de frecvență percepută de urechea umană este cuprinsă între 20 și 20.000 Hz. Difuzoarele, de regulă, au un domeniu limitat în domeniul frecvenței joase de 40 - 60 Hz. Pentru a rezolva problema reproducerii frecvențelor joase, utilizarea unui subwoofer permite.

Sensibilitatea difuzoarelor (Sensibilitate) caracterizată prin presiunea sonoră pe care o creează la o distanță de 1 m când la intrarea sa se aplică un semnal electric cu o putere de 1 W. În conformitate cu cerințele standardelor, sensibilitatea este definită ca presiunea sonoră medie într-o anumită bandă de frecvență.

Cu cât valoarea acestei caracteristici este mai mare, cu atât difuzorul reproduce mai bine gama dinamică a programului muzical. Diferența dintre sunetele „cele mai liniștite” și „cele mai puternice” ale fonogramelor moderne este de 90-95 dB sau mai mult. Difuzoarele cu sensibilitate ridicată reproduc destul de bine atât sunetele liniștite, cât și cele puternice.

Coeficientul armonic (TotalArmonicDeformare- THD) evaluează distorsiunile neliniare asociate cu apariția de noi componente spectrale în semnalul de ieșire. Distorsiunea armonică este standardizată în mai multe domenii de frecvență. De exemplu, pentru difuzoarele Hi-Fi de înaltă calitate, acest raport nu trebuie să depășească: 1,5% în gama de frecvențe 250-1000 Hz; 1,5% în domeniul de frecvență 1000-2000 Hz și 1,0% în domeniul de frecvență 2000 - 6300 Hz. Cu cât valoarea distorsiunii armonice este mai mică, cu atât difuzorul este mai bun.

Energie electrică (PutereManipularea), pe care îl poate rezista difuzorul este una dintre caracteristicile principale. Cu toate acestea, nu există o relație directă între putere și calitatea reproducerii sunetului. Presiunea sonoră maximă depinde de

mai degrabă, pe sensibilitate, iar puterea difuzorului determină în principal fiabilitatea acesteia.

Adesea pe ambalajul difuzoarelor PC-ului este indicată valoarea puterii de vârf a sistemului de difuzoare, care nu reflectă întotdeauna puterea reală a sistemului, deoarece poate depăși puterea nominală de 10 ori. Datorită diferenței semnificative în procesele fizice care apar în timpul testării UA, valorile puterilor electrice pot diferi de mai multe ori. Pentru a compara puterea diferitelor difuzoare, trebuie să știți ce putere este indicată de producătorul produsului și ce metode de testare este determinată.

Printre producătorii de boxe de înaltă calitate și scumpe se numără Creative, Yamaha, Sony, Aiwa. AC dintr-o clasă inferioară sunt produse de Genius, Altec, JAZZ Hipster.

Unele modele de difuzoare Microsoft nu sunt conectate la o placă de sunet, ci la un port USB. În acest caz, sunetul intră în difuzoare sub formă digitală, iar decodarea acestuia este realizată de un mic chipset instalat în difuzoare.
7. Instrucțiuni pentru îmbunătățirea sistemului de sunet

Intel, Compaq și Microsoft au propus acum o nouă arhitectură pentru sistemul de sunet al computerului. Conform acestei arhitecturi, modulele de procesare a semnalului audio sunt scoase din carcasa computerului, în care sunt expuse zgomotului electric și sunt plasate, de exemplu, în difuzoarele sistemului de difuzoare. În acest caz, semnalele audio sunt transmise în formă digitală, ceea ce crește semnificativ imunitatea la zgomot și calitatea reproducerii sunetului. Pentru transferul de date digitale în formă digitală, este prevăzută utilizarea autobuzelor de mare viteză USB și SHEE 1394.

O altă direcție pentru îmbunătățirea sistemului de sunet este crearea sunetului surround (spațial), numit tridimensional sau sunet 3D (TreiDimentionalSunet). Pentru a obține sunet surround, se efectuează o procesare specială a fazei semnalului: fazele semnalelor de ieșire ale canalelor stânga și dreapta sunt deplasate în raport cu originalul. În acest caz, proprietatea creierului uman este utilizată pentru a determina poziția sursei de sunet analizând raportul amplitudinilor și fazelor semnalului sonor percepute de fiecare ureche. Utilizatorul unui sistem de sunet echipat cu un modul special de procesare a sunetului 3D simte efectul „mișcării” sursei de sunet.

O nouă direcție pentru utilizarea tehnologiilor multimedia este crearea unui home theater bazat pe un computer (PC- Teatru), acestea. versiunea unui PC multimedia destinat mai multor utilizatori în același timp pentru a viziona jocul,

vizionarea unui program educațional sau a unui film în format DVD standard. PC-Theater include un sistem special de difuzoare multi-canal care creează sunet surround (ÎnconjoarăSunet). Sistemele de sunet surround creează o varietate de efecte sonore într-o cameră, utilizatorul simțind că se află în centrul câmpului sonor și a surselor de sunet din jurul acestuia. Sistemele de sunet surround multicanal sunt utilizate în cinematografe și încep deja să apară ca dispozitive de consum.

În sistemele de acasă multicanal, sunetul este înregistrat pe două piese de discuri video cu laser sau casete video folosind tehnologia Dolby Surround dezvoltată de Dolby Laboratories. Cele mai faimoase evoluții din acest domeniu includ:

Dolby (Înconjoară) ProLogică- un sistem de sunet cu patru canale care conține canale stereo stânga și dreapta, un canal central pentru dialog și un canal posterior pentru efecte.

DolbyÎnconjoarăDigital- un sistem de sunet format din 5 + 1 canale: stânga, dreapta, centru, stânga și dreapta canale de efecte spate și un canal de frecvență ultra-joasă. Semnalele pentru sistem sunt înregistrate sub forma unei fonograme optice digitale pe film.

În unele modele de difuzoare, pe lângă comenzile standard pentru frecvențe înalte / joase, volum și echilibru, există butoane pentru activarea efectelor speciale, de exemplu, sunet 3D, Dolby Surround etc.

întrebări de testare

Care sunt principalele funcții ale unui sistem de sunet pentru computer?

Care sunt principalele componente ale unui sistem de sunet pentru computer?

Pe baza a ce considerații este alocată frecvența de eșantionare a semnalului în procesul de conversie analog-digital?

1. 
   Enumerați pașii principali pentru conversia analog-digital și digital-analog.

Care sunt parametrii principali ai modulului de înregistrare și redare a sunetului?

Ce metode de sinteză a sunetului sunt utilizate?

Care sunt funcțiile modulului mixer și care sunt principalele sale caracteristici?

Care este diferența dintre un sistem de difuzoare pasiv și unul activ?

1. SonicsistemPC

Sistemul de sunet al computerului sub forma unei plăci de sunet a apărut în 1989, extinzând semnificativ capacitățile PC-ului ca mijloc tehnic de informatizare.

Sistem de sunet pentru PC - un complex de software și hardware care îndeplinește următoarele funcții:

• înregistrarea semnalelor audio din surse externe, cum ar fi un microfon sau un magnetofon, prin conversia semnalelor audio analogice de intrare în cele digitale și apoi stocarea lor pe hard disk;
• redarea datelor audio înregistrate utilizând un sistem extern de difuzoare sau căști (căști);
• redarea de CD-uri audio;
• amestecarea (mixarea) la înregistrarea sau redarea semnalelor din mai multe surse;
• înregistrarea și redarea simultană a semnalelor audio (modul Duplex complet);
• prelucrarea semnalelor sonore: editarea, combinarea sau divizarea fragmentelor de semnal, filtrarea, schimbarea nivelului acestuia;
• procesarea semnalului sonor în conformitate cu algoritmii surround (tridimensional - Sunet 3D) sunet;
• generarea cu ajutorul unui sintetizator a sunetului instrumentelor muzicale, precum și a vorbirii umane și a altor sunete;
• controlul funcționării instrumentelor muzicale electronice externe printr-o interfață MIDI specială.

  Descărcați prelegerea „Sisteme de procesare și reproducere a informațiilor audio”

Sistemul de sunet al PC-ului este plăci de sunet constructive, fie instalate în slotul plăcii de bază, fie integrate pe placa de bază sau pe placa de expansiune a altui subsistem PC. Modulele funcționale separate ale sistemului de sunet pot fi implementate sub formă de carduri fiice instalate în conectorii corespunzători ai plăcii de sunet.

Un sistem de sunet clasic, așa cum se arată în Figura 1, conține:

Structura sistemului de sunet PC

• modul de înregistrare și redare sunet:
• modul sintetizator;
• modul de interfață;
• modul mixer;
• sistem de boxe.

Primele patru module sunt instalate de obicei pe o placă de sunet. Mai mult, există plăci de sunet fără un modul de sintetizator sau un modul de înregistrare digitală de reproducere a sunetului. Fiecare dintre module poate fi realizat fie ca un microcircuit separat, fie să facă parte dintr-un microcircuit multifuncțional. Astfel, un chipset al unui sistem de sunet poate conține atât un microcircuit cât și unul.

Proiectarea sistemului de sunet al computerului suferă modificări semnificative; există plăci de bază cu un chipset instalat pe ele pentru procesarea sunetului.

Cu toate acestea, scopul și funcțiile modulelor unui sistem de sunet modern (indiferent de designul acestuia) nu se modifică. Când se iau în considerare modulele funcționale ale unei plăci de sunet, este obișnuit să se utilizeze termenii „sistem de sunet pentru PC” sau „placă de sunet”

2. Modulînregistrărișireproducere

Modulul de înregistrare și reproducere a sistemului de sunet efectuează conversii analog-digital și digital-analog în modul de transmisie software a datelor audio sau transmiterea lor prin canale DMA (Acces direct la memorie — Canal DMA).

Sunet este cunoscut a fi unde longitudinale, răspândindu-se liber în aer sau în alt mediu, prin urmare, semnalul sonor se schimbă continuu în timp și spațiu.

Înregistrarea sunetului- aceasta este stocarea informațiilor despre fluctuațiile presiunii sonore în momentul înregistrării. În prezent, semnalele analogice și digitale sunt utilizate pentru a înregistra și transmite informații despre sunet. Cu alte cuvinte, semnalul audio poate fi reprezentat în analogice sau digitale .

Dacă, la înregistrarea sunetului, se utilizează un microfon care convertește un semnal sonor continuu într-un semnal electric continuu, semnalul sonor este obținut în formă analogică. Deoarece amplitudinea undei sonore determină intensitatea sunetului, iar frecvența acesteia determină tonul sunetului, pentru a menține informații fiabile despre sunet, tensiunea semnalului electric trebuie să fie proporțională cu presiunea sonoră și frecvența acestuia trebuie să corespundă frecvenței oscilațiilor de presiune acustică.

În majoritatea cazurilor, un semnal audio este furnizat la intrarea unei plăci de sunet pentru computer în formă analogică. Datorită faptului că PC-ul funcționează numai cu semnale digitale, semnalul analogic trebuie convertit în digital. În același timp, sistemul acustic instalat la ieșirea plăcii de sunet a computerului acceptă doar semnale electrice analogice, prin urmare, după procesarea semnalului folosind un PC, este necesar să inversați semnalul digital în analog.

este conversia unui semnal analogic în digital și constă din următoarele etape principale: eșantionare, cuantificare și codificare. O diagramă a conversiei analog-digitale a unui semnal audio este prezentată în Fig. 2

Semnalul audio analogic este alimentat preliminar la un filtru analogic, care limitează lățimea de bandă a semnalului.

Eșantionarea semnalului

Eșantionarea semnalului constă în eșantionarea eșantioanelor unui semnal analogic cu o frecvență specificată și determinată de frecvența de eșantionare. Mai mult, frecvența de eșantionare trebuie să fie de cel puțin dublu față de cea mai mare armonică (componentă de frecvență) a semnalului audio original. Deoarece o persoană poate auzi sunete în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 20 kHz, frecvența maximă de eșantionare a semnalului audio original ar trebui să fie de cel puțin 40 kHz, adică sunt necesare 40.000 de eșantioane pe secundă. Prin urmare, în majoritatea sistemelor de sunet moderne pentru PC, rata maximă de eșantionare audio este de 44,1 sau 48 kHz.

Cuantizare

Cuantizare prin amplitudine este o măsurare a valorilor instantanee ale amplitudinii unui semnal discret în timp și transformarea acestuia într-unul discret în timp și amplitudine. În fig. 3 prezintă procesul de cuantificare a nivelului unui semnal analogic, iar valorile instantanee ale amplitudinii sunt codificate cu numere de 3 biți.

Codificare

Codificare constă în convertirea semnalului cuantificat într-un cod digital. În acest caz, precizia măsurătorii în timpul cuantificării depinde de numărul de biți de cuvinte de cod. Dacă valorile amplitudinii sunt scrise folosind numere binare și lungimea cuvântului cod este setată la N biți, numărul de valori posibile ale cuvântului cod va fi de 2 N. Același număr de niveluri de cuantificare a amplitudinii de referință poate fi. De exemplu, dacă valoarea amplitudinii eșantionului este reprezentată de un cuvânt de cod pe 16 biți, numărul maxim de gradații de amplitudine (niveluri de cuantificare) va fi 2 1b = 65 536. Pentru o reprezentare pe 8 biți, respectiv, obținem 2 8 = 256 de gradații de amplitudine.

Conversie analog-digital și digital-analog

Conversie analog-digital realizat de un dispozitiv electronic special - convertor analog-digital(ADC), în care eșantioanele de semnal discret sunt convertite într-o succesiune de numere. Fluxul primit de date digitale, adică semnalul include interferențe de înaltă frecvență dorite și nedorite, pentru filtrarea cărora datele digitale primite sunt trecute printr-un filtru digital.

Conversie D / A apare în general în două etape, așa cum se arată în Fig. 4. În prima etapă, eșantioanele semnalului cu frecvența de eșantionare sunt extrase din fluxul de date digitale utilizând un convertor digital-analog (DAC). În a doua etapă, un semnal analog continuu este format din probe discrete prin netezire (interpolare) folosind un filtru de joasă frecvență, care suprimă componentele periodice ale spectrului de semnal discret.

Înregistrarea și stocarea audio în formă digitală necesită o cantitate mare de spațiu pe disc. De exemplu, un semnal audio stereo cu o durată de 60 de secunde, digitalizat la o rată de eșantionare de 44,1 kHz cu cuantizare pe 16 biți, necesită aproximativ 10 MB pe hard disk pentru stocare.

Pentru a reduce cantitatea de date digitale necesare pentru a reprezenta un semnal audio cu o anumită calitate, utilizați compresie (compresie) care constă în reducerea numărului de eșantioane și a nivelurilor de cuantificare sau a numărului de biți pe eșantion.

Astfel de metode de codificare a datelor audio folosind dispozitive speciale de codificare pot reduce volumul fluxului de informații până la aproape 20% din original. Alegerea metodei de codificare la înregistrarea informațiilor audio depinde de setul de programe de compresie - codecuri(codare-decodare) furnizat împreună cu software-ul plăcii de sunet sau inclus în sistemul de operare.

Efectuând funcțiile de conversie a semnalului analog-digital și digital-analog, modulul de înregistrare și redare audio digitală conține un ADC, DAC și o unitate de control, care sunt de obicei integrate într-un singur microcircuit, numit și codec .

Principalele caracteristici ale acestui modul sunt: ​​rata de eșantionare; tipul și capacitatea ADC și DAC; metoda de codificare a datelor audio; capacitatea de a lucra în modul DeplinDuplex.

Frecvența de eșantionare definește frecvența maximă a semnalului înregistrat sau reprodus. Pentru înregistrarea și reproducerea vorbirii umane, este suficientă 6 - 8 kHz; muzică de calitate scăzută - 20 - 25 kHz; pentru sunet de înaltă calitate (CD audio), rata de eșantionare trebuie să fie de cel puțin 44 kHz. Aproape toate plăcile de sunet acceptă înregistrarea și redarea unui semnal audio stereo cu o rată de eșantionare de 44,1 sau 48 kHz.

Biti ADC si DAC determină reprezentarea de biți a unui semnal digital (8, 16 sau 18 biți). Marea majoritate a plăcilor de sunet sunt echipate cu ADC-uri pe 16 biți și DAC-uri. Astfel de plăci de sunet pot fi clasificate teoretic ca hi-fi, care ar trebui să ofere o calitate a sunetului de studio. Unele plăci de sunet sunt echipate cu ADC-uri și DAC-uri de 20 sau chiar pe 24 de biți, ceea ce îmbunătățește semnificativ calitatea înregistrării / redării sunetului.

Duplex complet(duplex complet) - modul de transmitere a datelor pe canal, conform căruia sistemul de sunet poate recepționa (înregistra) și transmite (reda) simultan date audio. Cu toate acestea, nu toate plăcile de sunet acceptă pe deplin acest mod, deoarece nu oferă o calitate înaltă a sunetului cu schimb intensiv de date. Aceste carduri pot fi utilizate pentru a lucra cu date vocale pe Internet, de exemplu, în timpul teleconferinței, atunci când nu este necesar un sunet de înaltă calitate.

3. Modulsintetizator

Sistem de sunet sintetizator digital electromecanic vă permite să generați aproape orice sunet, inclusiv sunetul instrumentelor muzicale reale... Principiul de funcționare al sintetizatorului este ilustrat în Fig. cinci

Sintetizare este procesul de recreere a structurii unui ton muzical (notă). Semnalul sonor al oricărui instrument muzical are mai multe faze de timp. În fig. cinci dar Afișează fazele bipului care apare atunci când apăsați o tastă de pian cu coadă. Pentru fiecare instrument muzical, tipul de semnal va fi unic, dar se poate distinge trei faze: atac, sprijin și decădere... Combinația acestor faze se numește anvelopa amplitudinii , a cărei formă depinde de tipul instrumentului muzical. Durată atacuri pentru diferite instrumente muzicale variază de la unități la câteva zeci sau chiar sute de milisecunde. În faza numită a sustine, amplitudinea semnalului rămâne aproape neschimbată, iar tonul tonului muzical se formează în timpul suportului. Ultima fază descompunere, corespunde unei secțiuni cu o scădere suficient de rapidă a amplitudinii semnalului.

În sintetizatoarele moderne, sunetul este creat în felul următor. Un dispozitiv digital care utilizează una dintre metodele de sinteză generează un așa-numit semnal de excitație cu un ton dat (notă), care ar trebui să aibă caracteristici spectrale cât mai aproape de caracteristicile instrumentului muzical simulat în faza de suport, așa cum se arată în Fig. . 5 B. Apoi, semnalul de excitație este alimentat către un filtru care simulează răspunsul în frecvență al unui instrument muzical real. Semnalul învelișului de amplitudine al aceluiași instrument este alimentat către cealaltă intrare a filtrului. Mai mult, setul de semnale este procesat pentru a obține efecte sonore speciale, de exemplu, ecou (reverberație), performanță corală (ho-rus). Apoi, conversia digital-analogic și filtrarea semnalului se efectuează folosind un filtru trece-jos (LPF).

Caracteristici cheie ale modulului sintetizator:

• metoda de sinteză a sunetului;
• Memorie;
• posibilitatea procesării semnalului hardware pentru a crea efecte sonore;
• polifonie - numărul maxim de elemente sonore reproduse simultan.

Metoda de sinteză a sunetului

Metoda de sinteză a sunetului , utilizat în sistemul de sunet al computerului, determină nu numai calitatea sunetului, ci și compoziția sistemului.

În practică, sintetizatoarele sunt instalate pe plăci de sunet care generează sunet folosind următoarele metode.

1. Metoda de sinteză bazată pe modulația frecvenței (Frecvență Modulare Sinteză - sinteză FM) presupune utilizarea a cel puțin două generatoare de semnale de forme complexe pentru a genera vocea unui instrument muzical. Generatorul de frecvență purtător generează un semnal fundamental de ton, modulat în frecvență de un semnal de armonici suplimentare, supratone care determină timbrul unui anumit instrument. Generatorul de plic controlează amplitudinea semnalului rezultat. Generatorul FM oferă o calitate a sunetului acceptabilă, este ieftin, dar nu oferă efecte sonore. Prin urmare, plăcile de sunet care utilizează această metodă nu sunt recomandate în conformitate cu standardul PC99.

2. Sinteza sunetului pe baza tabelului de unde (Val Masa Sinteză - sinteza WT) este produs prin utilizarea de probe de sunet pre-digitalizate de instrumente muzicale reale și alte sunete stocate într-un ROM special, realizat sub forma unui cip de memorie sau integrat într-un cip de memorie generator WT. Sintetizatorul WT oferă o generație de sunet de înaltă calitate. Această metodă de sinteză este implementată în plăcile de sunet moderne.

Memorie pe plăcile de sunet cu un sintetizator WT, acesta poate fi mărit instalând elemente de memorie suplimentare (ROM) pentru stocarea băncilor cu instrumente.

Efecte sonore format cu ajutorul unui special procesor de efect , care poate fi fie un element independent (microcircuit), fie integrat în sintetizatorul WT. Pentru marea majoritate a cardurilor sintetizate WT, reverbul și corul sunt acum standard.

Sinteza sunetului bazată pe modelarea fizică ... Oferă utilizarea modelelor matematice de formare a sunetului instrumentelor muzicale reale pentru generarea digitală și pentru conversia ulterioară într-un semnal audio utilizând un DAC. Plăcile de sunet care utilizează modelarea fizică nu sunt încă răspândite deoarece necesită un computer puternic pentru a rula.

Polifonie- numărul maxim de sunete elementare reproduse simultan. Pentru fiecare tip de placă de sunet, valoarea polifoniei poate fi diferită. (de la 20 sau mai multe voturi).

4. Modulinterfețe

Modul de interfață oferă schimb de date între sistemul de sunet și alte dispozitive externe și interne.

InterfațăISA în 1998 a fost înlocuit în plăcile de sunet de interfața PCI.

Interfață PCI oferă o lățime de bandă largă (de exemplu, versiunea 2.1 - mai mult de 260 Mbps), care permite transmiterea fluxurilor de date audio în paralel. Utilizarea magistralei PCI vă permite să îmbunătățiți calitatea sunetului, oferind un raport semnal / zgomot mai mare de 90 dB. În plus, magistrala PCI permite procesarea cooperativă a datelor audio, unde sarcinile de procesare și transmisie sunt partajate între sistemul audio și CPU.

MIDI(Interfață digitală pentru instrumente muzicale) - interfață digitală a instrumentului muzical) este reglementat de un standard special care conține specificații pentru interfața hardware: tipuri de canale, cabluri, porturi prin care dispozitivele MIDI sunt conectate între ele, precum și o descriere a procedurii de schimb de date - un protocol pentru schimbul de informații între dispozitivele MIDI. În special, folosind comenzi MIDI, puteți controla echipamentele de iluminat, echipamentele video în timpul interpretării unui grup muzical pe scenă. Dispozitivele cu o interfață MIDI sunt conectate în serie, formând un fel de rețea MIDI, care include un controler - un dispozitiv de control, care poate fi folosit ca un PC sau ca sintetizator de tastatură muzicală, precum și dispozitive slave (receptoare) care transmit informații către operator prin intermediul cererii sale. Lungimea totală a lanțului MIDI nu este limitată, dar lungimea maximă a cablului între două dispozitive MIDI nu trebuie să depășească 15 metri.

Conectarea unui PC la o rețea MIDI se realizează utilizând un adaptor MIDI special, care are trei porturi MIDI: intrare, ieșire și trecere, precum și doi conectori pentru joystick-uri.

Placa de sunet include o interfață pentru conectarea unităților CD-ROM.

5. Modulmixer

Modulul mixerului de placă de sunet efectuează:

• comutare (conexiune / deconectare) surse și receptoare de semnale sonore, precum și reglarea nivelului acestora;
• amestecare semnale sonore multiple și reglarea nivelului semnalului rezultat.

Principalele caracteristici ale modulului mixer includ:

• numărul de semnale mixte pe canalul de redare;
• reglarea nivelului semnalului în fiecare canal de amestecare;
• reglarea nivelului total al semnalului;
• puterea de ieșire a amplificatorului;
• prezența conectorilor pentru conectarea receptoarelor externe și interne / a surselor de semnale audio.

Sursele audio și chiuvetele sunt conectate la modulul mixer prin conectori externi sau interni. Conectorii externi pentru sistemul de sunet sunt de obicei amplasați pe panoul din spate al unității de sistem:

• Veselk/ MIDI - pentru a conecta un joystick sau adaptor MIDI;
• Mic În - pentru a conecta un microfon;
• Line In - Line-in pentru conectarea oricăror surse de semnale audio;
• Linia Afară - line-out pentru conectarea oricăror receptoare de semnale audio;
• Speaker - pentru a conecta căști (căști) sau sistem de difuzoare pasive.

Controlul software al mixerului se realizează fie prin intermediul Windows, fie utilizând programul mixer furnizat împreună cu software-ul plăcii de sunet.

Compatibilitatea sistemului de sunet cu unul dintre standardele plăcii de sunet înseamnă că sistemul de sunet va asigura o reproducere a sunetului de înaltă calitate. Problemele de compatibilitate sunt deosebit de importante pentru aplicațiile DOS. Fiecare dintre ele conține o listă de plăci de sunet cu care aplicația DOS este concepută să funcționeze.

StandardSound Blaster acceptă aplicații de jocuri DOS în care coloana sonoră este programată pentru familia de plăci de sunet Sound Blaster.

StandardSistem de sunet Windows (WSS) Microsoft include o placă de sunet și un pachet software axat în principal pe aplicații de afaceri.

6. Acusticsistem

Sistem acustic (AC) convertește direct semnalul electric al sunetului în vibrații acustice și este ultima verigă din calea de reproducere a sunetului.

Sistem acustic

Compoziția UA, de regulă, include difuzoare multiple, fiecare dintre ele putând avea unul sau mai multe difuzoare.

Numărul de difuzoare dintr-un difuzor depinde de numărul de componente care alcătuiesc semnalul audio și formează canale audio separate.

De exemplu, un semnal stereo conține două componente- semnalele canalelor stereo stânga și dreapta, care necesită cel puțin două difuzoare ca parte a unui sistem de difuzoare stereo.

Dolby Digita Audio Conțin informații pentru șase canale audio: două canale stereo frontale, un canal central (canal de dialog), două canale spate și un canal de frecvență ultra-joasă. Prin urmare, un sistem de difuzoare trebuie să aibă șase difuzoare pentru a reproduce un semnal Dolby Digital.

De regulă, principiul funcționării și structura internă a difuzoarelor sonore de uz casnic și cele utilizate în mijloacele tehnice de informatizare ca parte a unui sistem de difuzoare pentru PC practic nu diferă.

Difuzorul PC-ului constă în principal din de la doi vorbitori care reproduc un semnal stereo. De obicei, fiecare difuzor dintr-un difuzor PC are un difuzor, dar modelele scumpe folosesc două: pentru frecvențe înalte și joase. În același timp, modelele moderne de sisteme acustice permit reproducerea sunetului în aproape întreaga gamă de frecvențe sonore datorită utilizării unui design special al carcasei difuzoarelor sau difuzoarelor.

Pentru a reproduce frecvențele joase și ultra-joase cu o calitate ridicată în difuzoare, pe lângă două difuzoare, este utilizată și o a treia unitate de sunet - subwoofer (Subwoofer ) , instalat sub desktop. Acest difuzor PC din trei piese este format din două așa-numite difuzoare prin satelit reproducerea frecvențelor medii și înalte (aproximativ 150 Hz până la 20 kHz) și un subwoofer care reproduce frecvențe sub 150 Hz.

O caracteristică distinctivă a sistemului de difuzoare pentru PC este capacitatea de a avea propriul dvs. amplificator de putere încorporat... Se numește un difuzor cu un amplificator încorporat activ... Pasiv Amplificator AC nu are.

Principalul avantaj al unui difuzor activ este conectivitate la linia de ieșire a plăcii de sunet... Difuzorul activ este alimentat fie din baterii (acumulatori), fie din rețeaua electrică printr-un adaptor special, realizat sub forma unei unități externe separate sau a unui modul de alimentare instalat în cazul unuia dintre difuzoare.

Puterea de ieșire a sistemelor de difuzoare pentru PC poate varia foarte mult în funcție de specificațiile amplificatorului și difuzoarelor. Dacă sistemul este destinat sonorizării jocurilor pe computer, o putere de 15 - 20 W pe difuzor este suficientă pentru o cameră de dimensiuni medii. Dacă este necesar să se asigure o bună audibilitate în timpul unei prelegeri sau prezentări într-un public mare, este posibil să se utilizeze un difuzor cu o putere de până la 30 W pe canal. Odată cu creșterea puterii difuzorului, dimensiunile sale generale cresc și costul crește.

Modelele moderne de sisteme de difuzoare au o mufă pentru căști, atunci când sunt conectate, reproducerea sunetului prin difuzoare se oprește automat.

Sistem acustic Microlab

Principalele caracteristici ale difuzorului:

• banda de frecventa,
• sensibilitate,
• distorsiune armonică,
• putere.

Banda de răspuns de frecvență (FrequencyResponse)- aceasta este dependența de amplitudine-frecvență a presiunii sonore sau dependența presiunii sonore (forța sonoră) de frecvența tensiunii alternative furnizate bobinei difuzoarelor.

Banda de frecvență percepută de urechea umană este cuprinsă între 20 și 20.000 Hz.

Difuzoarele, de regulă, au un domeniu limitat în domeniul frecvenței joase de 40 - 60 Hz. Pentru a rezolva problema reproducerii frecvențelor joase, utilizarea unui subwoofer permite.

Sensibilitatea difuzoarelor (Sensibilitate) caracterizată prin presiunea sonoră pe care o creează la o distanță de 1 m când la intrarea sa se aplică un semnal electric cu o putere de 1 W.

În conformitate cu sistemul de sunet al PC-ului sub forma unei plăci de sunet apărut în 1989, extinzând semnificativ capacitățile PC-ului ca mijloc tehnic de informatizare. Sursele și receptoarele semnalului audio sunt conectate la modulul mixer prin conectori externi sau interni. . Conectorii externi ai sistemului de sunet sunt de obicei amplasați pe panoul din spate al carcasei unității de sistem: / h3nbsp; stron / bgb În conformitate cu cerințele standardelor, sensibilitatea este definită ca presiunea sonoră medie într-o anumită bandă de frecvență.

Cu cât valoarea acestei caracteristici este mai mare, cu atât difuzorul reproduce mai bine gama dinamică a programului muzical. Diferența dintre sunetele „cele mai liniștite” și „cele mai puternice” ale fonogramelor moderne este de 90 - 95 dB sau mai mult. / emAС cu sensibilitate ridicată redă destul de bine atât sunetele liniștite, cât și cele puternice.

Coeficientul armonic

Coeficientul armonic (distorsiune armonica totala- THD) evaluează distorsiunile neliniare asociate cu apariția de noi componente spectrale în semnalul de ieșire.

Distorsiunea armonică este standardizată în mai multe domenii de frecvență. De exemplu, pentru difuzoarele Hi-Fi de înaltă calitate, acest raport nu trebuie să depășească: 1,5% în gama de frecvențe 250-1000 Hz; 1,5% în domeniul de frecvență 1000-2000 Hz și 1,0% în domeniul de frecvență 2000 - 6300 Hz.

Cu cât valoarea distorsiunii armonice este mai mică, cu atât difuzorul este mai bun.

Energie electrică

Energie electrică (Power Handling), pe care îl poate rezista difuzorul este una dintre caracteristicile principale. Cu toate acestea, nu există o relație directă între putere și calitatea reproducerii sunetului. Presiunea sonoră maximă depinde mai degrabă de sensibilitate, iar puterea difuzorului este în principal determină fiabilitatea acestuia.

Adesea pe ambalajul difuzoarelor PC-ului este indicată valoarea puterii de vârf a sistemului de difuzoare, care nu reflectă întotdeauna puterea reală a sistemului, deoarece poate depăși puterea nominală de 10 ori. Datorită diferenței semnificative în procesele fizice care apar în timpul testării UA, valorile puterilor electrice pot diferi de mai multe ori. Pentru a compara puterea diferitelor difuzoare, trebuie să știți ce putere este indicată de producătorul produsului și ce metode de testare este determinată.

Printre producătorii de boxe de înaltă calitate și scumpe se numără firmele Creative, Yamaha, Sony, Aiwa... AC dintr-o clasă inferioară sunt produse de Genius, Altec, JAZZ Hipster.

Unele modele de difuzoare Microsoft nu sunt conectate la o placă de sunet, ci la un port USB. În acest caz, sunetul intră digital în difuzoare, iar decodarea acestuia produce un Chipulb mic, fiecare dintre acestea putând avea unul sau mai multe difuzoare.

7. Directiiîmbunătățireasunetsisteme

În prezent, Intel, Compaq și Microsoft au oferit noua arhitectură a sistemului de sunet al computerului... Conform acestei arhitecturi modulele de procesare a semnalului audio sunt eliminate în afara carcasei PC-ului, în care sunt supuși interferențelor electrice și sunt plasate, de exemplu, în difuzoarele unui sistem de difuzoare. În acest caz, semnalele audio sunt transmise în formă digitală, ceea ce crește semnificativ imunitatea la zgomot și calitatea reproducerii sunetului. Pentru a transfera date digitale în formă digitală, este prevăzută utilizarea autobuzelor USB de mare viteză și IEEE 1394.

Un alt domeniu de îmbunătățire a sistemului de sunet este crearea sunet surround (spațial) numit 3D sau 3D-Sound (Sunet cu trei dimensiuni) . Pentru a obține sunet surround, se efectuează o procesare specială a fazei semnalului: fazele semnalelor de ieșire ale canalelor stânga și dreapta sunt deplasate în raport cu originalul. În acest caz, proprietatea creierului uman este utilizată pentru a determina poziția sursei de sunet analizând raportul amplitudinilor și fazelor semnalului sonor percepute de fiecare ureche. Utilizatorul unui sistem de sunet echipat cu un modul special de procesare a sunetului 3D simte efectul „mișcării” sursei de sunet.

O nouă zonă de aplicare a tehnologiilor multimedia este Creație de home theater bazată pe PC (PC— Teatru) ,acestea. o variantă a unui PC multimedia destinat mai multor utilizatori în același timp pentru a viziona un joc, viziona un program educațional sau un film în DVD standard. PC-Theater include un sistem special de difuzoare multi-canal care se formează Sunet ambiental ( Înconjoară Sunet). Sistemele de sunet surround creează o varietate de efecte sonore într-o cameră, utilizatorul simțind că se află în centrul câmpului sonor și a surselor de sunet din jurul acestuia. Sisteme de sunet surround multicanal sunt utilizate în cinematografe și încep deja să apară ca dispozitive de consum.

În sistemele multicanal pentru uz casnic, sunetul este înregistrat pe două piese de discuri video laser sau casete video folosind tehnologia Dolby Surround dezvoltat de Dolby Laboratories. Cele mai faimoase evoluții din acest domeniu includ:

Dolby (Înconjoară) Pro Logică - un sistem de sunet cu patru canale care conține canale stereo stânga și dreapta, un canal central pentru dialog și un canal posterior pentru efecte.

Dolby Surround Digital - un sistem de sunet format din 5 + 1 canale: stânga, dreapta, centru, stânga și dreapta canale de efecte spate și un canal de bas suplimentar. Semnalele pentru sistem sunt înregistrate sub forma unei fonograme optice digitale pe film.

În unele modele de difuzoare, pe lângă comenzile standard pentru frecvențe înalte / joase, volum și echilibru, există butoane pentru activarea efectelor speciale, de exemplu, sunet 3D, Dolby Surround etc.

Controlîntrebări

1. Care sunt principalele funcții ale unui sistem de sunet pentru computer?
2. Care sunt principalele componente ale unui sistem de sunet pentru computer?
3. Pe baza a ce considerații este alocată frecvența de eșantionare a semnalului în procesul de conversie analog-digital?
4. Enumerați pașii principali pentru conversia analog-digital și digital-analog.
5. Care sunt parametrii principali ai modulului de înregistrare și redare a sunetului?
6. Ce metode de sinteză a sunetului sunt utilizate?
7. Care sunt funcțiile modulului mixer și care sunt principalele sale caracteristici?
8. Care este diferența dintre un sistem de difuzoare pasiv și unul activ?

Sistem audio un computer personal este utilizat pentru a reproduce efecte sonore și vorbire care însoțesc informațiile video reproduse și include:

• modul de înregistrare / reproducere;
• sintetizator;
• modul de interfață;
• mixer;
• sistem de boxe.

Componentele sistemului de sunet (cu excepția sistemului de difuzoare) sunt proiectate structural ca o placă de sunet separată sau sunt parțial implementate ca microcircuite pe placa de bază a computerului.

De obicei, semnalele de intrare și ieșire ale înregistratorului / unității de reproducere sunt analogice, dar procesarea semnalelor audio este digitală. Prin urmare, funcțiile principale ale modulului de înregistrare / reproducere sunt reduse la conversii analog-digital și digital-analog.

Pentru aceasta, semnalul analogic de intrare este supus modulației prin impulsuri (PCM), a cărui esență este eșantionarea timpului și reprezentarea (măsurarea) amplitudinilor semnalului analogic la timpi discreți sub formă de numere binare. Este necesar să selectați rata de eșantionare și lățimea de biți, astfel încât acuratețea conversiei analog-digital să îndeplinească cerințele pentru calitatea reproducerii sunetului.

Conform teoremei Kotelnikov, dacă etapa de prelevare a probelor care separă eșantioanele adiacente (amplitudini măsurate) nu depășește jumătate din perioada de oscilație a celei mai mari componente din spectrul de frecvență al semnalului convertit, atunci eșantionarea temporală nu introduce distorsiuni și nu duce la pierderea informațiilor. Dacă, pentru sunet de înaltă calitate, este suficient să se reproducă un spectru larg de 20 kHz, atunci rata de eșantionare ar trebui să fie de cel puțin 40 kHz. Sistemele de sunet pentru computer personal (PC) adoptă de obicei o rată de eșantionare de 44,1 sau 48 kHz.

Lățimea limitată de biți a numerelor binare care reprezintă amplitudinile semnalului determină discretizarea mărimilor semnalului. În plăcile de sunet, în majoritatea cazurilor, se utilizează numere binare pe 16 biți, care corespund la 216 nivele de cuantificare sau 96 dB. Uneori se folosește conversia analogică-digitală pe 20 sau chiar pe 24 de biți.

Este evident că îmbunătățirea calității sunetului prin creșterea frecvenței de eșantionare f și a numărului k de niveluri de cuantificare duce la o creștere semnificativă a volumului S al datelor digitale rezultate, deoarece

S = f t log2k / 8,

unde t este durata fragmentului sonor, S, f și t sunt măsurate în MB, MHz și, respectiv, în secunde. În sunet stereo, datele sunt dublate. Deci, la o frecvență de 44,1 kHz și 216 nivele de cuantificare, cantitatea de informații pentru reprezentarea unui fragment audio stereofonic cu o durată de 1 min este de aproximativ 10,6 MB. Pentru a reduce cerințele atât pentru capacitatea de memorie pentru stocarea informațiilor audio, cât și pentru lățimea de bandă a canalelor de transmisie a datelor, se utilizează compresia informației (compresie).

Modulul de interfață este utilizat pentru a transfera informații audio digitalizate către alte dispozitive PC (memorie, sistem acustic) prin intermediul autobuzelor computerului. Lățimea de bandă a magistralei ISA, de regulă, nu este suficientă, de aceea sunt utilizate alte autobuze - PCI, o interfață MIDI specială pentru instrumente muzicale sau alte interfețe.

Folosind mixerul, puteți amesteca semnale sonore, creați sunete polifonice, puteți adăuga acompaniament muzical fragmentelor multimedia însoțite de vorbire etc.

Sintetizatorul este conceput pentru a genera semnale sonore, cel mai adesea pentru a simula sunetul diferitelor instrumente muzicale. Pentru sinteză, se utilizează modulația de frecvență, tabelele de unde, modelarea matematică. Datele de intrare pentru sintetizatoare (coduri de notă și tipuri de instrumente) sunt de obicei prezentate în format MIDI (extensia MID în numele fișierelor). Deci, atunci când se utilizează metoda de modulare a frecvenței, frecvența și amplitudinea semnalelor însumate de la generatorul principal și de la generatorul de tonuri sunt controlate. Conform metodei tabelului de unde, semnalul rezultat este obținut prin combinarea probelor de sunet digitalizate de la instrumente muzicale reale. În metoda modelării matematice, în loc de eșantioane obținute experimental, se folosesc modele matematice ale sunetelor.

Prelegerea numărul 6. Sisteme de reproducere a sunetului

1. Principalele componente ale subsistemului de sunet al computerului.

2. Principiile procesării informațiilor solide.

Principalele componente ale subsistemului de sunet PC.

Sistemul de sunet al computerului sub forma unei plăci de sunet a apărut în 1989, extinzând semnificativ capacitățile PC-ului ca mijloc tehnic de informatizare.

Sistem de sunet pentru PC- un complex de software și hardware care îndeplinește următoarele funcții:

· Înregistrarea semnalelor audio din surse externe, cum ar fi un microfon sau un magnetofon, prin conversia semnalelor audio analogice de intrare în cele digitale și apoi salvarea lor pe hard disk;

· Redarea datelor audio înregistrate utilizând un sistem extern de difuzoare sau căști (căști);

· Redarea CD-urilor audio;

· Mixare (mixare) la înregistrarea sau redarea semnalelor din mai multe surse;

Înregistrarea și redarea simultană a semnalelor sonore (modul Duplex complet);

· Prelucrarea semnalelor sonore: editarea, combinarea sau divizarea fragmentelor de semnal, filtrarea, schimbarea nivelului acestuia;

Prelucrarea unui semnal sonor în conformitate cu algoritmii surround (tridimensional - Sunet 3D) sunet;

· Generarea cu ajutorul unui sintetizator a sunetului instrumentelor muzicale, precum și a vorbirii umane și a altor sunete;

· Controlul activității instrumentelor muzicale electronice externe printr-o interfață MIDI specială.

Sistemul de sunet al PC-ului este placă de sunet structurate, fie instalate în slotul plăcii de bază, fie integrate pe placa de bază sau pe placa de expansiune a altui subsistem PC, precum și dispozitive de înregistrare și redare a informațiilor audio (sistem acustic). Modulele funcționale separate ale sistemului de sunet pot fi implementate sub formă de carduri fiice instalate în conectorii corespunzători ai plăcii de sunet.

Un sistem de sunet clasic, așa cum se arată în fig. 1, conține:

Modul de înregistrare și redare a sunetului;

Modul sintetizator;

Modul de interfață;

Modul mixer (oferă schimb de date între sistemul de sunet și alte dispozitive - atât externe, cât și interne.);

Sistem acustic.

Orez. unu. Structura sistemului de sunet al computerului.

Primele patru module sunt instalate de obicei pe o placă de sunet. Mai mult, există plăci de sunet fără modul de sintetizator sau modul de înregistrare / reproducere digitală a sunetului. Fiecare dintre module poate fi realizat fie ca un microcircuit separat, fie să facă parte dintr-un microcircuit multifuncțional. Astfel, un chipset al unui sistem de sunet poate conține atât un microcircuit cât și unul.

Proiectarea sistemului de sunet al computerului suferă modificări semnificative; există plăci de bază cu un chipset instalat pe ele pentru procesarea sunetului.

Echipamente și programe de sunet.

Adaptoarele speciale de sunet sunt responsabile pentru redarea și înregistrarea sunetului pe computere. Adaptor de sunet conține un alt procesor dedicat, eliberând astfel procesorul principal de funcțiile de control audio. Cu adaptorul de sunet, puteți înregistra informații sonore, reda vorbire și muzică. De asemenea, plăcile de sunet moderne permit procesarea sunetului, editarea compozițiilor muzicale. În plus față de orice sunet codat la o rată de eșantionare dată, este posibil să redați muzică creată de comenzi de pe computer. Numărul de voci este un parametru al plăcii de sunet care determină numărul maxim de sunete sintetizate simultan. Principala direcție de dezvoltare a plăcilor de sunet moderne este suportul pentru sunetul surround. În acest caz, devine posibilă poziționarea surselor de sunet în spațiu. Pentru a reproduce sunetul surround, sunt necesare cel puțin două difuzoare. Cu toate acestea, pentru cel mai bun efect de sunet surround, este mai bine să utilizați patru difuzoare - două în față și două în spate.

Marea majoritate a computerelor moderne sunt echipate cu o placă de sunet. Plăci de sunet bune Sound Blaster Audigy din diferite versiuni sunt produse de Creative. Cu toate acestea, în zilele noastre, multe plăci de bază acceptă sunet audio cu șase canale de înaltă calitate.

Este extrem de important să aveți difuzoare bune pentru a obține un sunet bun. Plăcile de sunet moderne au o ieșire digitală SPDIF care vă permite să vă conectați la electrocasnice. Cu toate acestea, este adesea mai convenabil să utilizați propria dvs. acustică pentru computer. Când utilizați un computer pentru a viziona filme pe DVD, asigurați-vă că utilizați un sistem modern de difuzoare cu cinci difuzoare și un subwoofer.

Pentru a crea propriile compoziții muzicale, este posibil să aveți nevoie de o tastatură specială care să se conecteze la interfața MIDI. Tastaturile muzicale conectate la o placă de sunet diferă prin numărul de octave (de obicei de la trei la șapte), precum și numărul de taste și dimensiunea acestora. Cei mai renumiți producători sunt Korg, Roland, Yamaha. Tastaturile de amatori destul de bune sunt produse de Casio.

Pentru înregistrarea vocală de înaltă calitate, trebuie să utilizați microfoanele corespunzătoare. Microfoanele simple ale computerului nu oferă o calitate ridicată a sunetului. În plus, intrarea cu microfon a majorității plăcilor de sunet nu este de asemenea de bună calitate. Prin urmare, se recomandă utilizarea unui amplificator de microfon care este conectat la linia de intrare a plăcii de sunet. Amplificatorul de microfon va conecta două microfoane pentru a înregistra sunet stereo.

Recent, playere digitale miniaturale care stochează muzică în format MP3 s-au răspândit. Muzica de pe computer este înregistrată în memoria unui astfel de dispozitiv, după care poate fi ascultată oriunde prin căști.

Un computer radio poate fi considerat o sursă suplimentară de sunet pentru un computer. Poate fi implementat ca o placă suplimentară sau poate fi conectat la portul USB.

Desigur, lucrul cu sunetul pe computer este de neconceput fără programe speciale. Cele mai simple programe pentru lucrul cu sunetul sunt incluse în toate versiunile de Windows. Cu ajutorul lor, puteți regla volumul diferitelor surse de sunet, setați sensibilitatea microfonului și linia de intrare. Alternativ, puteți înregistra o mică bucată de audio, puteți efectua transformări simple cu aceasta și puteți scrie rezultatul într-un fișier. Windows include, de asemenea, CD și playere media. Puteți înregistra muzică pe playere digitale, puteți asculta muzică de pe Internet.

Lucrul audio în timp real este necesar atunci când se utilizează o tastatură muzicală. Cel mai puternic astfel de program este Cakewalk Home Studio, dar vă puteți descurca cu programe mai simple.

Pentru a procesa sunete, ar trebui să utilizați un editor de sunet. Cei mai buni editori de sunet sunt Sound Forge și WaveLab. Pentru editarea pe mai multe canale, se folosește editorul Cool Edit. Pentru a crea și edita muzică și pentru a adăuga voci la muzică, sunt utilizate programe numite MIDI și secvențiale audio. Cele mai bune programe din această clasă sunt Cakewalk Sonar și Cubase VST.

Cântarea karaoke a devenit destul de populară în ultima vreme. Există mai multe programe pentru crearea și redarea fișierelor karaoke. Programul Karaoke GALAXY Maker, care vă permite să creați karaoke, este destul de convenabil. Pentru a reda astfel de fișiere, utilizați programele Karaoke GALAXY Player sau vanBasco's Karaoke Player.

© 2015-2019 site
Toate drepturile aparțin autorilor lor. Acest site nu pretinde autorul, dar oferă utilizare gratuită.
Data creării paginii: 30.06.2017