Розрахунок системи принтерів



Скачати 246.15 Kb.
Дата конвертації26.12.2017
Розмір246.15 Kb.
ТипРозрахунок

Міністерство освіти й науки України

Національний університет “Львівська політехніка”

Розрахункова робота

з курсу “Системне програмування та операційні системи”

Виконав студент гр. КН-24

Галушко О.М.

Прийняв доцент кафедри САПР

Мазур В. В.

Львів - 2010

Частина 1

Розрахунок системи принтерів

Et= 35.7143
U= 1.4
1 прінтер не впорається, необіхдо використати 2
Використаємо схему підключення 1: ---| (l=l/2, k=1)
Et= 71.4286
U= 0.7
l= 50.4 k= 1
Ro =0.7
C(k,u)= 0.7
Wq= 116.667
W= 166.667
Tq= 268.635
Використаємо схему підключення 2: ---< (l=l, k=2)
Et= 35.7143
U= 1.4
l= 100.8 k= 2
Ro =0.7
C(k,u)= 0.576471
Wq= 48.0392
W= 98.0392
Tq= 110.614
Схема для 3 прінтерів

Використаємо схему підключення 3: ---| (l=l/3, k=1)


Et= 107.143
U= 0.466667
l= 33.6 k= 1
Ro =0.466667
C(k,u)= 0.466667
Wq= 43.75
W= 93.75
Tq= 100.738
Використаємо схему підключення 4: ---< (l=l, k=3)
Et= 35.7143
U= 1.4
l= 100.8 k= 3
Ro =0.466667
C(k,u)= 0.156264
Wq= 4.88326
W= 54.8833
Tq= 11.2441
Висновок: з вхідних данних ми можемо зробити висновок, що один прінтер не справиться з друком, тому ми обчислюємо результати очікування для двох та трьох прінтерів. Для двох прінтерів застосовуємо схеми підключення 1(поділення потоку документу навпіл) та 2(подача документа на вільний прінтер). Для схеми 1 час очікування для 90% документів Tq= 268.635 с.

Для схеми 2 час очікування для 90% документів Tq= 110.614

с. Звідси ми можемо зробити висновок що схема підключення 2 є ефективнішою.
Обчислимо час очікування для 90% документів у випадку застосування трьох прінтерів, схема 3(розприділеня потоків на 3 частини) та 4(подача документів на вільний прінтер). Для схеми 3 час очікування для 90% документів Tq= 100.738 с. Для схеми 4 час очікування для 90% документів Tq= 11.2441 с. Порівнюючи результати обчислень найефективнішою схемою є схема 4. Вона дає дуже суттєвий виграш у швидкості друку документів в організації.


Частина 2

Розробка програми на мові Ассемблера



Завдання: перейти в каталог GAL, відкрити файл ALEX прочитати 4 символи і вивести їх на принтер засобами BIOS , закрити і знищити файл і каталог.

Текст програми:

title roz

sseg segment stack

db 256 dup(?)

sseg ends

dseg segment

dir db '\GAL',0

file db 'ALEX',0

updir db '..',0

buf db 4 dup(?)

err1 db 'No such catalog$'

err2 db 'No such file$'

err3 db 'No data$'

err4 db 'No printer$'

err5 db 'Close file$'

err6 db 'Delete fail$'

err7 db 'Eror $'

err8 db 'Delete fail$'

dseg ends

cseg segment

assume cs:cseg,ss:sseg,ds:dseg

start: jmp main

main: push ds

xor ax,ax

push ax


mov ax,ds

mov dseg,ax

;Зміна каталогу

mov dx,offset dir

mov ah,3Bh

int 21h


jc error1

;Відкриття файлу для читання

mov dx,offset file

mov ah,3Dh

mov al,00

int 21h


jc error2

mov bx,ax ;Перенесення індетифікатора файлу в АХ

;Зчитування данних з файлу

mov dx,offset buf

mov cx,4

mov ah,3Fh

int 21h

jc error3



;Ініціалізація прінтера

mov ah,1


mov dx,0

int 17h


test ah,00001000

jnc error4

mov si,0

;Передача данних

loop: mov ah,2

mod dx,0


int 17h

test ah,10000000

jnc loop
mov ah,0

mov dx,0


mov al,buf[si]

inc si


cmp si,4

je loop:
jnc error4

;Закриття файлу

mov ah,3Eh

int 21h

jc error5



;Видалення файлу

mov ah,41h

int 21h

jc error6



;Перехід в корінь

mov ah,3Bh

mov dx,offset updir

int 21h


jc error7

;Видалення каталогу

mov dx,offset dir

mov ah,3Ah

int 21h

jc error8



exit: mov ah,4c00h

int21h


error1:

mov ah,09h

mov dx,offset err1

int 21h


jmp exit
error2:

mov ah,09h

mov dx,offset err2

int 21h


jmp exit
error3:

mov ah,09h

mov dx,offset err3

int 21h


jmp exit
error4:

mov ah,09h

mov dx,offset err4

int 21h


jmp exit
error5:

mov ah,09h

mov dx,offset err5

int 21h


jmp exit
error6:

mov ah,09h

mov dx,offset err6

int 21h


jmp exit
error7:

mov ah,09h

mov dx,offset err7

int 21h


jmp exit
error8:

mov ah,09h

mov dx,offset err8

int 21h


jmp exit

cseg ends

end start
Висновок: В цій частині розрахункової роботи я реалізував роботу з файлами, каталогами та пристроями за допомогою засобів DOC та BIOS на мові Асемблера.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет “Львівська політехніка”

Кафедра САП



Реферат


На тему: звукова плата та цифровий звук

Виконав

студент групи КН – 24

Галушко О. М.

Львів 2010


Зміст

1: Поняття ’Звукова карта’


2: Історія виникнення

3: Sound Blaster


4:Різновиди звукових плат


5: Будова звукових карт


6:Зовнішній інтерфейс
7:Відтворення звуку
8:Висновок

1: Поняття ’Звукова карта’


Звукова карта — додатковий елемент комп’ютера, призначений для обробки, вводута виводу аудіосигналів. На початку свого застосування була виконана окремою платою, що встановлювалась в плату розширення, на данний момент вбудованав чіпсет материнської плати, також випускається окремим блоком.

2: Історія виникнення


Оскільки IBM PC проектувалася не як мультимедійна машина, а інструмент для рішення наукових і ділових завдань, звукова плата на ньому не була передбачена і навіть не запланована. Єдиний звук, що видавав комп'ютер, був звук вбудованого динаміка, що повідомляв про несправності. Хоча на комп'ютерах фірми Apple звук був присутній спочатку.
У 1986 році в продаж надійшло пристрій фірми Covox Inc. Воно приєднувалося до принтерного порту IBM PC і дозволяло відтворювати монофонічний цифровий звук. Мабуть, Covox можна вважати першою зовнішньої звукової платою. Covox був дуже простий і дешевий з улаштування (практично найпростіший резистивний ЦАП) і залишався популярним протягом 90-х років. З'явилася велика кількість модифікацій, у тому числі - для відтворення стереофонічного [1] звучання.
У 1988 році фірма Creative Labs випустила пристрій Creative Music System (С / MS, пізніше також продавалася за назвою Game Blaster) на основі двох мікросхем звукогенератор Philips SAA 1099, кожна з яких могла відтворювати по 6 тонів одночасно. Приблизно в цей же час компанія AdLib випустила свою карту, однойменну з назвою фірми, на основі мікросхеми YM3812 фірми Yamaha. Даний синтезатор для генерації звуку використав принцип частотної модуляції (FM, frequency modulation). Даний принцип дозволяв отримати більш природне звучання інструментів, ніж у Game Blaster.
Незабаром Creative випустили карту на тій же мікросхемі, повністю сумісну з AdLib, але переважаючу її за якістю звучання. Ця плата стала основою стандарту Sound Blaster, який у 1991 році Microsoft включила в стандарт Multimedia PC (MPC). Однак ці карти мали ряд недоліків: штучне звучання інструментів і більші обсяги файлів, одна хвилина якості AUDIO-CD займала порядку 10 Мегабайт.
Одним із методів скорочення обсягів, займаних музикою, є MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - спосіб запису команд, які надсилаються інструментам. MIDI-файл (зазвичай це файл з розширенням mid) містить посилання на ноти. Коли MIDI-сумісна звукова карта отримує цю посилання, вона шукає необхідний звук в таблиці (Wave Table). Стандарт General MIDI описує близько 200 звуків. Карти, що підтримують цей стандарт, зазвичай мають пам'ять, в якій зберігаються звуки, або використовують для цього пам'ять комп'ютера. Однією з перших wavetables-карток була Gravis Ultrasound, що отримала в Росії прізвисько «Гусак» (від скороченої назви GUS). Creative, прагнучи зміцнити своє становище на ринку, випустила власний звуковий процесор EMU8000 (EMU8K) та музичну плату на його основі Sound Blaster AWE32, яка була, безсумнівно, найкращою картою того часу. «32» - це кількість голосів MIDI-синтезатора у картці.
Із зростанням потужності процесорів, поступово стала відмирати шина ISA, на якій працювали всі попередні звукові карти, і багато виробників перемкнулися на випуск карти для шини PCI. У 1998 році компанія Creative знову робить широкий крок у розвитку звуку й випуском карти Sound Blaster Live! на аудіопроцесор EMU10K, який підтримував технологію EAX, встановлює новий стандарт для IBM PC, який залишається, в удосконаленому вигляді, й донині.

На латинице



3: Sound Blaster


Sound Blaster - родина звукових карт, що випускаються фірмою Creative Technology, для IBM PC-сумісних комп'ютерів. Карти Sound Blaster довгий час були стандартом де-факто.

Попередником карт Sound Blaster була Creative Music System (C / MS), випущена в серпні 1987 року. З 1988 року дана карта поширювалася через мережу магазинів Radio Shack під назвою Game Blaster. 12-ти голосової стерео FM синтезатор.

Звукові карти сімейства Sound Blaster:

Sound Blaster - листопад 1989 року. Карта була сумісна зі своїм конкурентом AdLib. Підтримувався 11-тоновий FM-синтез за допомогою мікросхеми Yamaha YM3812, також відомої як OPL2. Також підтримувалася запис і відтворення монофонічного звуку з частотами дискретизації 12 кГц і 23 кГц відповідно.

Sound Blaster 1.5 - 1990 рік. Випускалася без мікросхем C / MS, необхідних для сумісності з попередньою звуковою картою Creative - Creative Music System (Game Blaster).

Sound Blaster 2.0. Додана підтримка безперервного виведення звуку з подвійною буферизацією, в Sound Blaster 2.01 - відтворення звуку з частотою 44,1 кГц.

Sound Blaster Pro - травень 1991, основною перевагою був стерео звук з частотою 22 kHz. Також був перероблений FM синтезатор і збільшена частота моно сигналу до 44 kHz.

Sound Blaster Pro 2

Sound Blaster 16 - червень 1992, дана плата стала першою на ринку з інтерфейсом під CD-ROM, і з можливістю подальшої модернізації. Вона стала першою 16-ти бітної картою з вбудованим ефект процесором ASP (ASP - Advanced Sound Processor). ASP дозволяв змінювати глибину і тембр звуку, створювати ефект Surround звучання. Також Creative забезпечила нову плату роз'ємом для підключення CD-ROM. Поліпшений FM-стерео синтезатор OPL 3 та можливість удосконалення плати шляхом встановлення модуля Wave-table синтезу MIDI (Music Instruments Digital Interface). Перше видання даного стандарту General MIDI увазі здатність MIDI пристрою відтворювати 128 різних інструментів, а також близько 50 ударників зі стандартного набору ударних інструментів. Основне призначення MIDI - забезпечити сумісність і злагодженість звучання композиції на різних синтезаторах. На звуковий карті знаходиться синтезатор більш-менш сумісний зі специфікацією General MIDI.

Sound Blaster AWE32 - березень 1994, перша плата з хвильовим синтезатором з "сімейства" AWE (AWE - Advanced Wave Effects). Цифра 32 відповідає кількості апаратних голосів. Серцем AWE32 є процесор EMU8000, що дозволяє використовувати при програванні MIDI композицій 32 голоси з частотою 44,1 kHz, і наділяти звук цілим набором ефектів Chorus і Reverberation. Архітектура чіпа дозволяла йому адресувати до 28 Мб пам'яті. У стандартній комплектації використовувалася вибірка інструментів General MIDI з ROM на 1 мегабайт. Також на платі встановлено 512 кілобайт пам'яті, що забезпечувало сумісність зі стандартом GS. Пам'ять нарощувалася стандартними 30-pin модулями. AWE32 полонив серця професіоналів і рядових користувачів.

Sound Blaster AWE64 - листопад 1996, а також AWE64 Gold для професіоналів - практично студійну якість і 4 мегабайта пам'яті для зберігання семплів (спочатку було 512 кбайт).

Sound Blaster PCI64 - квітень 1998, або Sound Blaster AWE64D - перенесення чудово зарекомендованій AWE64 на шину PCI, єдина відмінність - використання системної пам'яті для зберігання семплів.

Sound Blaster PCI128 - липень 1998,

Sound Blaster PCI512

Sound Blaster 16 PCI

Sound Blaster Ensoniq Audio PCI

Sound Blaster Vibra128

Sound Blaster 4.1 Digital

Sound Blaster Live! - Серпень 1998, EAX 1.0 - перша професійна карта доступна пересічному споживачеві. 64-голосової апаратний MIDI синтезатор, з можливістю використання бібліотеки семплів до 32 мегабайт, 128 незалежних апаратно прискорених потоків Direct Sound 3D, повна емуляція Sound Blaster 16 і підтримка DOS додатків і EAX API.

Sound Blaster Audigy - серпень 2001, EAX 3.0

Sound Blaster Audigy 2 - вересень 2002, EAX 4.0 (програмно)

Sound Blaster Audigy 4, EAX 4.0 (програмно)

Sound Blaster X-Fi - серпень 2005. EAX 5.0

4:Різновиди звукових плат


У наш час звукові карти бувають убудованими в материнську плату (інтегровані звукові карти), як окремі плати розширення і як зовнішні пристрої.

Інтегровані плати вбудовуються в материнську плату комп’ютера, при цьому усі входи і виходи і кодеки припаяні до материнської плати, а обробку бере на себе центральний процесор.

Плати розширення встановлюються у роз'єм шини PCI, як правило вони відтворюють звук якісніше ніж інтегровані, проте для професійної роботи їх можливості обмежені.

Зовнішні звукові плати виникли з потребою надійного екранування сигналу від сторонніх перешкод, до того ж професійні плати мають велику кількість роз’ємів, розрахованих на підключення професійних студійних пристроїв. Зовнішні плати підключають через інтерфейси USB або WireFire, причому останній більшої пропускної здатності інтерфейсу.


Інтегрована аудіопідсистема

AC'97
AC'97 (скорочено від англ. Audio codec '97) - це стандарт для аудіокодеків, розроблений підрозділом Intel Architecture Labs компанії Intel в 1997 р. Цей стандарт використовується в основному в системних платах, модемах, звукових картах і корпусах з аудіорешеніем передній панелі. AC'97 підтримує частоту 96 кГц при використанні 20-розрядного стерео-дозволи і 48 кГц при використанні 20-розрядного стерео для багатоканального запису і відтворення.
AC'97 складається з вбудованого в південний міст чіпсета хост-контролера і розташованого на платі аудіокодека. Хост-контролер (він же цифровий контролер, DC'97, англ. Digit controller) відповідає за обмін цифровими даними між системною шиною і аналоговим кодеком. Аналоговий кодек - це невеликий чіп (4 × 4 мм, корпус TSOP, 48 висновків), який здійснює аналогоцифрового і цифроаналогові перетворення в режимі програмної передачі або по DMA. Складається з вузла, безпосередньо виконує перетворення - АЦП / ЦАП (аналоговоціфровой перетворювач / цифроаналоговий перетворювач; англ. Analog digital converter / digital analog converter, скор. ADC / DAC). Від якості застосовуваного АЦП / ЦАП багато в чому залежить якість оцифровки і декодування цифрового звуку.
HD Audio
HD Audio (від англ. High definition audio - звук високої чіткості) є еволюційним продовженням специфікації AC'97, запропонованим компанією Intel у 2004 році, що забезпечує відтворення більшої кількості каналів з більш високою якістю звуку, ніж при використанні інтегрованих аудіокодеків AC'97. Апаратні засоби, засновані на HD Audio, підтримують 24-розрядне якість звучання (до 192 кГц в стереорежимі, до 96 кГц в багатоканальному режимах - до 8 каналів).
Формфактор кодеків і передачі інформації між їх елементами залишився колишнім. Змінилося тільки якість мікросхем і підхід до обробки звуку.


5: Будова звукових карт


Типова звукова карта включає звукову мікросхему, що містить цифро-аналоговий перетворювач, який конвертує записаний або згенерований цифровий звук в аналоговий формат. Вихідний сигнал поступає на підсилювач, навушники або зовнішній пристрій, використовуючи стандартні роз'єми, звичайно TRS або RCA. Якщо кількість чи розміри роз'ємів завеликі для задньої панелі комп'ютера, вони можуть бути винесені окремо. Більш просунуті звукові карти містять декілька мікросхем для досягнення вищої якості або поліпшення виконання різних операцій одночасно, наприклад для запису музики в реальному часі важливо, щоб синтез звуків відбувався з мінімальною затримкою процесора.

Відтворення звуку звичайно здійснюється за допомогою багатоканальних ЦАП, що підтримують одночасне відтворення звуків різної висоти й гучності, а також звукові ефекти в реальному часі. Багатоканальне відтворення звуку також використовується для синтезу звуку за допомогою цифрових банків інструментів (англ. Wavetable), що займає невелику кількість постійної або флеш-пам'яті і містить звукові семпли MIDI-інструментів. Інший шлях синтезу звуків полягає у використанні "аудіо-кодеків", цей шлях вимагає відповідного програмного забезпечення, сумісності з MIDI, та багатоканальної емуляції.

Важливою характеристикою звукової плати є поліфо́нія, що означає можливість одночасного і незалежного відтворення принаймні кількох звуків, та кількість незалежних звукових каналів. Останнє означає кількість електричних аудіо-виходів, відсилаючи до конфігурації динаміків (наприклад таких 2.0 (стерео), 2.1 (стерео і саб-вуфер), 5.1 тощо). Іноді (напр. в MIDI-технологіях) обидва англійські терміни — «voices» («англ. голоси») та «channels» («англ. канали») означають глибину поліфо́нії.

6:Зовнішній інтерфейс

Більшість звукових карт мають роз'єми для вхідних (input) та вихідних (output) сигналів. Нерідко звукові карти оснащуються двома вхідними роз'ємами. Один з них, line-in, призначений для підключення пристроїв високого рівню сигналу, таких як, наприклад магнітофон. Цифрова карта оцифровує цей сигнал і зберігає на жорсткому диску комп'ютера (пізніше збережений сигнал можна обробляти). Інший вхідний роз'єм, microphone, призначений для підключення мікрофону або подібного пристрою низького рівня сигналу. Професійні звукові плати оснащуються кількома вхідними роз'ємами, що дозволяє здійснювати багатоканальний запис звуку.

На типовій звукової карти можуть перебувати такі роз'єми:

Зовнішні:

Ігровий, або MIDI-порт. Найбільший і помітний 15-контактний роз'єм-гніздо, призначений для підключення джойстика, MIDI-клавіатури або чого-небудь іншого, що працює через MIDI-інтерфейс, напрмер синтезатор (про MIDI дивіться нижче). Останнім часом Microsoft c Intel і деякими іншими компаніями активно нападають на цей порт і говорять, що в сучасному комп'ютері йому не місце, але він, очевидно, вмирати поки не збирається

Лінійний вхід

Мікрофонний вхід

Лінійний вихід для підключення активних колонок або підсилювача. Він може бути не один, якщо плата розрахована на підключення більше двох колонок

Аудіовихід, на який подається пройшов через вбудований в карту малопотужний (2-4 вата на канал) підсилювач сигнал. Оскільки якість цього підсилювача навіть на дорогих платах залишає бажати кращого, то годиться тільки для підключення невеликих навушників. Часто цей вихід не присутній окремо, а вибирається шляхом зміни режиму роботи лінійного виходу шляхом відповідного джампера на платі. У цьому випадку, якщо ви нічого не змінювали, вихідного роз'єму за замовчуванням звичайно вже Відповідає режим лінійного виходу. Більш докладно про це має бути розказано в документації на плату.

Цифровий вихід. Призначений для підключення зовнішніх цифрових пристроїв, наприклад цифрового ресивера. Зустрічається тільки на досить дорогих картах

Цифровий вхід. Зустрічається ще рідше, ніж цифровий вихід.



Внутрішні:

Внутрішній вхід, звичайно використовується для підключення CD-ROM

Внутрішній вихід

Цифровий вхід SPDIF. Зазвичай використовується для цифрового підключення CD-ROM. Якщо такий роз'єм є, то для підключення CD (DVD) потрібно використовувати тільки його, так як ЦАП приводу зазвичай має саме невисока якість і звукова карта впорається з відтворенням звуку набагато краще. Щоправда, такий роз'єм є тільки на гарних платах

Додаткові роз'єми для внутрішнього підключення таких устройтсв, як модем, плата відеомонтажу або TV-тюнер та іншого

7:Відтворення звуку

Люба звукова плата являє собою в кінцевому рахунку плату ЦАП / АЦП. У найпростішому аналоговому електричному вигляді звук виглядає як змінний сигнал (синусоїда). Основна відмінність реального звуку полягає лише в тому, що він виходить в результаті змішування та взаємодії великого числа коливань різної частоти, фази і амплітуди. Так виникають обертони, що характеризують, наприклад, тембр голосу. При цифровому представленні аналогового сигналу зміна його амплітуди відбувається дискретно і як би зоморожено на тривалість фіксованих моментів часу, протягом яких здійснюються вимірювання. Тобто виміряні значення описують аналоговий (безперервний) процес, визначаючи його стан у фіксовані моменти послідовністю чисел.

У аналого-цифровому перетворювачі - АЦП - після нормування по амплітуді аналоговий сигнал квантуется за рівнем і кодується. (Відтворення виконується точно так само, тільки в зворотному напрямку, тому те, що відноситься до запису, має сенс і при цифро-аналоговому перетворенні). Тобто кожному моменту вимірювання з тимчасової шкалою ставиться у відповідність цифрове значення миттєвої амплітуди сигналу. Таким чином, звук тепер представляється последовательнстью цифрових кодів. Очевидно, що чим коротше тимчасові проміжки між окремими вимірами, тобто чим вище частота дискретизації (Sampling Rate), тим точніше описується і потім відтворюється звуковий сигнал. Не менш очевидно, що необхідна частота вимірювань (вибірки) залежить від частотного діапазана преутвореного сигналу. Справді, нема чого використовувати частоту дискретизації, скажімо, 1 MHz, якщо сигнал змінюється не частіше 5000 разів у секунду, і навпаки, при дуже низькій частоті оцифровки частина звукових частот буде безповоротно втрачена. Теоретично по теоремі Котельникова-Найквіста частота дискретизації повинен бути як мінімум в два рази більше верхньої межі частоти звукових коливань. Звичайно застосовується частота 44.1 KHz, що відповідає стандарту Audio CD і забезпечує відтворення частот приблизно до 22.05 KHz. Нагадаю, що людина чує звуки в діапазоні приблизно від 20 до 20000 Hz, хоча ці дані не дуже коректні. Наприклад, дитина може чути і 16 Hz, і навіть 21 KHz, а вже ближче до повноліття він буде з працею розрізняти звуки з частотою вище 18 KHz. У похилому віці верхній поріг чувсівітельності нерідко знижується до 14 KHz, правда, погіршення слуху з віком більш помітно у чоловіків.

Варто зазначити, що у деяких дешевих звукових карт частота дискретизації при відтворенню і при записі може бути різною: як правило, в такому випадку вона відповідно дорівнює 44.1 і 22.05 KHz. Хоча якщо ви не збираєтеся нічого записувати, то це не так важливо. Тим більше що якість записуючого тракту у таких простеньких китайських виробів настільки неважливо, що крім шумів записати все одно нічого не вдасться.

Зрозуміло, що перетворення аналогового сигналу в цифровий код можна зробити тільки з якою-небудь певним ступенем точності. Під точністю, або роздільною здатністю, розуміють найменше зміна аналогового сигналу, яке призведе до зміни цифрового коду. Це визначається розрядністю (розрядністю) АЦП (або ЦАП, якщо мова йде про відтворення). Так, 8-бітний перетворювач може квантовати амплітуду сигналу на 256 (28) рівнів, а 16-розрядний на 65536 (216) рівнів, що призводить до дуже помітного підвищення якості. Зі збільшенням розрядності АЦП (ЦАП) зростає його динамічний діапазон. Кожен біт відповідає приблизно 6 Db. Звукові карти погут мати розрядність 8, 12, 16, а іноді і 20 біт (хоча останнє вже практично не приводить до того, щоб якість помітно покращився). Тоді 8-розрядне перетворення може забезпечити динамічний діапазон 48 Db, 12-розрядне 72 Db, 16-розрядне 96 Db (відповідає CD) і 20-розрядне 120 Db. Всі сучасні карти є 16-бітними. Однак це, звичайно ж, зовсім не означає, що всі звукові карти мають "CD Quality", тому що якість залежить і від багатьох інших параметрів.

В даний час широке поширення отримали додатки (насамперед гри), що використовують методи створення просторового звуку. Ці методи крім простого розділення каналів і панорамування включають в себе такі речі, як, наприклад, облік відбиття звуку від поверхонь, його поглинання різними предметами, проходження крізь перешкоди та інші ефекти. Як і у випадку з тривимірною графікою, були створені різні програмні інтерфейси (API). Найбільш популярними є A3D і створений Creative EAX. У принципі, всі необхідні розрахунки можуть виконуватися силами центрального процесора з допомогою програмної емуляції, але набагато краще, якщо звукова плата підтримує апаратне прискорення. Правда, зараз карт, не сумісних з 3D-звуком, практично не залишилося. Всі обчислення виробляє розташований на платі звуковий процесор, званий DSP (Digital Surround Processor). Від його можливостей і продуктивності безпосередньо залежить якість і точність звукових ефектів.

Іноді можна зустріти звукові плати з багатообіцяючими написами на упаковці типу "Dolby Digital 5.1", "АС-3" і т. д. На доказ справедливості цього плата має шість виходів, а також доданий до неї програмний DVD-плеєр, який відтворює звук на шість колонок. І хоча ніде не сказано, що декодування АС-3 буде здійснюватися апаратно самою картою, у покупця цілком законно складається саме таке враження. Справді: потужний DSP, шість виходів, красиві написи, та й ціна таких залізяк, як правило, не менш гарна ... Вже можна при всьому при цьому розраховувати на апаратний декодер просторового звуку. Насправді ж таких карт не існує (а якщо десь їх і можна знайти, то це виявиться професійна техніка з нереальною ціною), а декодування АС-3 здійснюється поставляється в комплекті повністю програмним плеєром. Також деякі виробники обіцяють зниження навантаження на CPU під час відтворення MP3. Це теж мало схоже на реальність, тим більше що при продуктивності сучасних процесорів декодувати MP3 апаратно не має абсолютно ніякого сенсу.

Звукова карта може застосовуватися не тільки для обробки звуків, але і для їх генерації. Необхідність цього зародилася за часів перших ігор з музичним супроводом. Оскільки продуктивність комп'ютерів і обсяг носіїв тоді не дозволяли використовувати готові семпли, довелося покладати завдання на відтворення музики цілком на звукову плату. Так був створений стандарт MIDI (Musical Instrument Digital Interface), який досить популярний і до цього дня. Команди MIDI містять не запис музики як такої, а посилання на ноти, точніше їх електронний аналог. Коли карта приймає MIDI-команду, вона інтерпретується її синтезатором, і в результаті ми чуємо ноту. По суті звукова карта, що підтримує MIDI, є звичайним музичним синтезатором. Існує безліч софта як для програвання, так і для створення MIDI-фалів. В останньому випадку звичайно ізпользуют MIDI-клавіатура, за зовнішнім виглядом дуже схожа на клавіатуру синтезатора.



Хороші клавіатури чутливі до сили й швидкості натискання на клавіші, що позволет використовувати комп'ютер як нормальний синтезатор. Звичайно, без якісної звукової плати в цьому випадку не обійтися.
a) Оцифрвання звуку.

Як правило, цифровий сигнал отримують з аналогового шляхом його конвертації у цифровий. Цей процес називаєтсья оцифруванням (оцифровуванням) і здійснюється за допомогою аналогово-цифрового перетворювача (АЦП). В музичній практиці використовують однак і сигнали, що мають винятково цифрове походження, наприклад, згенеровані на цифрових синтезаторах, в цьому випадку аналогово-цифрове перетворення не здійснюється.



Параметри оцифрування

АЦП здійснює заміри амплітуди звукового сигналу з певною частотою дискретизації (sample rate) та з певною роздільністю (bit resolution). Відповідно основними якісними характеристиками цифрового аудіо є наступні:

Частота дискретизації, що визначає частоту, з якою здійснюються заміри амплітуди сигналу і вимірюється у Герцах або кілогерцах (кГц). Згідно теореми Котельникова, частота дискретизація повинна бути щонайменше вдвічі більшою за найвищу частоту корисного сигналу. Оскільки людина сприймає звуки частотою до 20 кГц, то для якісного аудіо частота дискретизація повинна бути щонайменше вдвічі вищою за цю частоту.

Амплітудна роздільність, що визначає точність, з якою здійснюються заміри амплітуди сигналу. Амплітудна роздільність вимірюється у кількості бітів, що відводяться для запису значення амплітуди. Оскільки 1 біт = одному розряду у двійковій системі, ця величина називається розрядністю, а кількість можливих значень амплітуди x та кількість розрядів наступним y описується відношенням x = 2y. Тобто, наприклад, 16 бітова розрядність забезпечує запис 216 = 65 536 рівнів амплітуди.

Підвищення обидвох параметрів уможливлюють більш якісне оцифрування звуку, проте збільшують і об'єми даних. Тому на практиці вживаються різні стандарти дискретизації та розрядності. Наприклад, стандартний Audio CD має частоту дискретизації 44,1 кГц (44,100 семпли в секунду) та 16-бітову розрядність для кожного каналу (стерео). Натомість DVD-Audio може використовувати частоту дискретизації до 192 кГц, а розрядність - до 24 біт.

Антіалайзинг і дитеринг

Якщо записуваний сигнал включає частоти, вищі за максимально припустиму граничну частоту (англ. Nyquist frequency), при його оцифруванні виникає ефект накладання спектрів частот (англ. aliasing). Для запобігання цього ефекту необхідний фільтр захисту накладання спектрів, що обмежує спектр сигналу граничною частотою.

Іншим небажаним ефектом при оцифруванні звуку є шум квантування, що виникає внаслідок округлення значень амплітуди. Шум квантування сприймається як доволі неприємне спотворення на частоті 3-5 кГц. Для зменшення цього ефекту використовується дитеринг, ефект додавання до сигналу псевдовипадкового сигналу. Хоча загальний рівень шумів при дитерингу збільшується, суб'єктивно сприйманий неприємний ефект – зменшується.

Якість звуку

Завданням як аналогової, так і цифрової систем є відтворення звуку з максимальною якістю. Проте існують ряд перешкод для досягнення бажаного результату:

Аналоговий рівень власних шумів, який залежить від ємності та індуктивності, що обмежують смугу пропускання системи, а також опору, що обмежує амплітуду.

Цифровий шум квантизації, який залежить від частоти дискретизації, що обмежує

смуги пропускання, а також розрядності, що обмежує динамічний діапазон.

Для досягнення вищої якості запису необхідні високоякісні компоненти, що збільшує загальну вартість обладнання.




б) відтворення оцифрованого звуку.
FM-синтез

Найпростіший спосіб генерувати звук полягає у способі частотної модуляції (Frequency Modulation, FM). При цьому синтез здійснюється за допомогою спеціальних генераторів сигналів, також званих операторами. У операторі можна виділити два основних елементи: фазовий модулятор і генератор обвідної. Фазовий модулятор визначає частоту (висоту) звуку, а генератор обвідної - його амплітуду (гучність). Щоб відтворити голос одного інструмента, достатньо двох операторів: перший генерує несучу, тобто основний тон, а другий - модулюючим частоту, або обертони. Перші звукові карти з підтримкою MIDI мали саме такі двухоператорние синтезатори. Більш досконалі алгоритми FM-синтезу передбачають використання більшого числа операторів. При цьому оператори, наприклад, можуть підсумовувати свої сигнали або використовувати інші способи підвищення якості. Але як би там не було, при частотному синтезі звук виходить дуже неприродним - адже насправді звук музичних інструментів містить безліч обертонів, а не кілька.



WT-синтез

WT-синтез (Wave Table) - це синтез звуку на основі таблиці хвиль. Використовуючи відповідні алгоритми, по одному звуку інструменту, що зберігається в таблиці, можна відтворити і всі інші. Зразки звучання інструментів знаходяться в ROM плати, завантажуються в її оперативну пам'ять або зберігаються в пам'яті комп'ютера. Зазвичай використовується останній варіант, тому що він найбільш гнучкий і універсальний, хоча раніше, коли комп'ютери самі мали мало пам'яті, семпли зберігалися ПЗУ або ОЗУ звукової плати. Як показують мої спостереження, більш-менш пристойного звучання неможливо добитися при розмірі таблиці меншому, ніж 4 Mb, тому що якість звуку безпосередньо залежить від того, наскільки достовірні описи інструментів знаходяться в таблиці. Хороші картки дозволяють використовувати семпли величиною 32 мегабайти і більше. У дешевших їх розмір може бути обмежений, наприклад, 8-ма мегабайтами. WT-синтез забезпечує куди більш реалістичне в порівнянні з FM-синтезом якість звучання, тому у всіх сьогоднішніх картах використовується тільки цей спосіб.

Коли справа стосується MIDI, то часто зустрічаються такі поняття, як канали (channels), інструменти (instruments) і голоси (voices). Щоб краще зрозуміти зміст цих термінів, проведемо таку аналогію. Для кожного інструмента в оркестрі необхідний свій канал. Але в каналі може відтворюватися більше одного голосу. Припустимо, оркестр поділений на кілька секцій, нехай буде 8. А в кожному каналі можуть одночасно грати 16 музикантів. У результаті ми маємо 8 каналів і 16 голосів, а всього одночасно можуть відтворюватися 128 (8 * 16) інструментів. При недостатній кількості інструментів складні музичні фрагменти відтворюються неправильно. Сучасні карти підтримують до тисячі і більше одночасно звучать інструментів.

Відтворення MIDI багато в чому залежить від застосовуваних в карті синтезаторів, а не тільки від таблиць хвильового синтезу, хоча останні теж можуть сильно змінити звук як в кращу, так і в гірший бік. На жаль, лише порівняно невелика кількість звукових плат (зазвичай виробництва Creative Labs або Yamaha), причому досить дорогих, можуть забезпечити гарне якості синтезу. У більшості ширпотребних виробів воно таке, що після декількох хвилин прослуховування аж нудити починає. Часто виробники взагалі приділяють увагу MIDI тільки для того, щоб була хоч якась підтримка цього формату, тому що так чи інакше для звукової карти воно є обов'язковим.



8:Висновок
В цьому рефераті я розглянув основні поняття пов’язані зі звуковою картою та цифровим звуком. Навів історію виникнення, розвитку та стандарти для сучасних звукових карт, зробив опис процесу оцифровки та відтворення звуку.

Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка