Акустические системы ПК

Как и в реальном концертном зале, в домашних условиях исполнителям произведений искусства положено находиться перед слушателем. Этому условию  вполне удовлетворяют две звуковые колонки (левая и правая), установленные  на определенном расстоянии от слушателя  и одна от другой.

Как можно использовать колонки для воспроизведения  бинаурального звука (т.е. звука, предназначенного для прослушивания в наушниках, когда часть сигнала предназначена  для одного уха, а другая часть  для другого уха)? Как только мы подключим вместо наушников колонки, наше правое ухо начнет слышать не только звук, предназначенный для  него, но и часть звука, предназначенную  для левого уха. Одним из решений  такой проблемы является использование  техники cross-talk-cancelled stereo или transaural stereo, чаще называемой просто алгоритм crosstalk cancellation (для краткости CC).

Идея CC просто выражается в терминах частот. На рисунке 2 сигналы S1 и S2 воспроизводятся колонками. Сигнал Y1 достигающий левого уха представляет собой смесь из S1 и "crosstalk" (части) сигнала S2.

 

Рисунок 2 – Схема воспроизведения бинаурального звука колонками

 

Если мы решим использовать наушники, то мы явно будем знать  искомые сигналы Y1 и Y2 воспринимаемые ушами. Проблема в том, что необходимо правильно определить сигналы S1 и S2, чтобы получить искомый результат.

При грамотном использовании  алгоритмов CC получаются весьма хорошие  результаты, обеспечивающие воспроизведение  звука, источники которого расположены  в вертикальной и горизонтальной плоскости. Фантомный источник звука  может располагаться далеко вне  пределов линейного сегмента между  двумя колонками.

Давно известно, что для  создания убедительного 3D звучания достаточно двух звуковых каналов. Главное это  воссоздать давление звука на барабанные перепонки в левом и правом ушах таким же, как если бы слушатель  находился в реальной звуковой среде.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ПАРАМЕТРЫ  И НАЗНАЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ  ПК.

 

2.1Назначение

Предназначается для воспроизведения  звука и мелодий. Если компьютер  оборудован звуковыми колонками  и звуковой картой его называют мультимедийным.

Звуковая плата (также называемая звуковая карта или музыкальная плата) (англ. sound card) — это плата, которая позволяет работать со звуком на компьютере. В настоящее время звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или внешними устройствами.

Сегодня звуковые карты  – это целый класс устройств, многие из которых служат гораздо  более высоким целям, чем простой  вывод MP3-файлов в колонки. Они становятся центрами домашних кинотеатров, Hi-Fi систем, домашних и профессиональных студий.

Кстати, платы называли платами собственно потому что они  представляли из себя печатную плату, вставляемую в ISA или PCI-слот. Сегодня  же звукокарты подключают и через USB, FireWire, PCMCIA

Активные колонки используются как устройство воспроизведения  и усиления музыки, речи и звуковых эффектов.

 

2.2 Классификация

Встроенные  звуковые карты.

Куда они встроены? В  материнские платы. Прямо на «мать» напаивают входы/выходы и кодеки, а всю вычислительную обработку  на себя берет центральный процессор. Подобное звуковое решение почти  бесплатно, потому и для непритязательных пользователей более чем приемлемо  – несмотря на отвратительное качество звучания.

Мультимедийные  звуковые карты.

Это наиболее древняя категория  плат: именно они появились первыми  и сделали компьютер средством  воспроизведения и записи музыки. Эти карты, в отличие от встроенных, обладают собственным звуковым процессором, который занимается обработкой звука, расчетом трехмерных звуковых эффектов используемых в играх, микшированием  звуковых потоков и т.п., что позволяет  разгрузить центральный процессор  компьютера для обработки более  важных задач.

Как правило, качество звука  в отдельных мультимедиа-картах действительно выше оного у встроенных. К ним можно не стесняясь подключать не самые плохие компьютерные колонки  и наборы акустики – хотя до уровня Hi-Fi тут еще очень далеко. Домашний кинотеатр будет звучать уже  более-менее пристойно в сочетании  с комплектами 5.1-акустики, сделанными специально для компьютерного применения.

Более того, записывать звук с помощью мультимедийных карт уже  кое-как можно: на уровень караоке  вполне потянет. Да и несложные программы  для работы со звуком будут нормально  функционировать.

Несколько лет назад  рынок мультимедийных плат был весьма насыщенным, велись бои производителей и их продуктов. Самыми яркими конкурентами были Aureal и Creative. Карты этих компаний использовали разные алгоритмы работы с 3D-звуком – у каждой были свои поклонники.

С приходом материнских  плат со встроенным аудио конфликты  разрешились сами собой: все производители  дешевых звуковых карт умерли. На плаву  осталась только Creative со своей линейкой Sound Blaster Audigy/Audigy2, считающейся топовым  уровнем в мультимедиа.

Полупрофессиональные  звуковые карты

Собственно называть эти  платы можно по-разному – либо полупрофессиональные, либо топовые мультимедийные. Но скорее это все же полупрофессиональные платы. Как правило их выпускают производители профессионального оборудования, ориентируясь не на музыкантов, а на любителей хорошего звука. Иными словами – карты для аудиофилов.

Они отличаются от мультимедийных в первую очередь профессиональными  схемотехническими решениями и  высоким качеством воспроизведения  звука. При этом в них, как правило, не используются серьезные звуковые процессоры, и опять же всю тяжесть  обработки 3D-звука взваливает на себя центральный процессор.

Зато для прослушивания  музыки эти карты подходят идеально. При наличии хорошей акустики, лишенной позорного определения  «компьютерная», или приличных наушников  вы сможете получить звучание, близкое  к недорогой Hi-Fi системе. Вы наконец-то сможете отличить MP3-файлы от нормальных записей… И начнете бояться низкокачественных  «эмпэтришек» как огня.

В качестве основы для  кинотеатрального звука такие карты  также вполне сгодятся. Звук будет  чистым, не искаженным – вобщем, очень  приличным.

Как правило, карты от производителей профессионального оборудования комплектуются  драйверами для профессиональных же программ для работы с музыкой  и звуком. Так что такая плата  станет отличным стартом для начинающего  музыканта. Впрочем, многие из этих карт непригодны для профессиональной записи звука и в этом плане ничуть не лучше своих мультимедийных коллег.

Профессиональные  звуковые карты

Эти карты рассчитаны на профессиональных музыкантов, аранжировщиков, музыкальных продюсеров. Всех, кто занимается производством и записью музыки. В соответствии с задачами – и особенности: высочайшее качество воспроизведения и записи звука, минимум искажений, максимум возможностей для работы с профессиональным ПО и подключения профессионального оборудования.

У профессиональных карт как правило нет мультимедийных драйверов и поддержки DirectX, что  делает многие из них бесполезными в играх. Они не поддерживают даже стандартные системные регулировки  громкости – каждый канал регулируется в специальной контрольной панели, показывающей уровень сигнала в  децибеллах.

Входы/выходы вместо стандартного «миниджека» выполнены либо на «тюльпанах» RCA, либо на «больших джеках», либо в  виде разъемов XLR, выведенных с помощью  специальных интерфейсных кабелей. Многие карты располагают внешним  блоками, куда выводятся все разъемы  для удобства подключения. Компьютерные колонки здесь просто некуда воткнуть…  Эти карты рассчитаны на подключение  профессиональных студийных акустических мониторов, микшерных пультов, предусилителей и прочих «серьезных» устройств.

Впрочем, недорогие профессиональные карты могут стать лучшим выбором  для настоящего ценителя качественного  звука. Карты с разъемами на RCA очень удобны для подключения Hi-Fi аппаратуры и станут хорошим источником звука для приличной аудиосистемы. Карты с выходами «стереоджек» позволят подключать дорогие наушники без  переходников и сопутствующих искажений. Впрочем, как основа для домашнего  кинотеатра подойдут лишь немногие из профессиональных плат, количество выходов  которых позволит подключить все  шесть АС. Ведь здесь главное не количество каналов, а качество звучания каждого из них.

Внешние звуковые карты

Это относительно свежая тенденция в мире звуковых плат, получившая свое развитие лишь за последний  год. Внешние звуковые платы подключаются к компьютеру с помощью интерфейсов USB, USB 2.0 или FireWire.

Для чего делают эти устройства?

Во-первых, вынос карты  за пределы корпуса PC позволяет легко  решить некоторые проблемы, связанные  с наводками и помехами, идущими  от других компонентов компьютера и  влияющих на качество звука. Производители  дорогих плат решают эти проблемы с помощью качествнных элементов, специальной изоляции и т.п., что  повышает стоимость устройства.

Во-вторых, все большую  популярность набирают barebone-системы  – небольшие системные блоки  с большим количеством интерфейсных разъемов и, как правило, не более  чем одним PCI-слотом, занять который, возможно, придется чем-то более нужным для пользователя чем звукокарта.

В-третьих, портативная  профессиональная звуковая плата, подключаемая «на лету» к любому компьютеру – это готовая портативная  студия!

Но есть и проблемы. Первые выпущенные для USB устройства не обрели должной популярности из-за невысокой пропускной способности  этого интерфейса. Вводились ограничения  на количество и качество передаваемых сигналов. Тем не менее на рынке еще достаточно мультимедийных USB-карт, предоставляющих пристойное звучание и небольшое количество вводных/выводных каналов.

Сегодня наблюдается настоящий  бум на профессиональные карты, подключаемые по шине FireWire: за счет высокой пропускной способности интерфейса не возникает  практически никаких проблем  с количеством каналов и качеством  сигнала.

Классификация колонок.

-Активные (встроенный усилитель, требуют дополнительных источников питания, регулятор громкости и тембра);

-Пассивные (маленькая мощность).

 

2.3.Основные принципы работы

 

Принципы работы обычных  звуковых карт

           Кроме обычного канала звука  на встроенный динамик компьютера, фактическим стандартом создания  звуков на обычном компьютере  являются звуковые карты, разработанные  фирмой Creative Technology. Все остальные  производители звуковых карт  стараются сохранить совместимость  с этими картами либо аппаратными,  либо программными способами.  Звуковые карты ранее чаще  всего использовали 16-битную шину ISA, 8-ми разрядные карты уже  несколько лет не выпускаются.  С середины 1996 года все новые  модели звуковых карт поддерживают  режим Plug&Play. Начиная с осени  1998 года активно начали распространяться  аудио карты с шиной PCI.

        Звуковые  карты состоят из двух основных  частей: синтезатора для обработки  MIDI команд и блока аналогово-цифрового  (АЦП - Analog Digital Converter - ADC) и цифроаналогового (ЦАП - Digital Analog Converter - DAC) преобразователя.  Кроме этого, на звуковой карте,  как правило, расположен контроллер  джойстика.

        С  помощью АЦП и ЦАП обеспечивается  возможность моно- или стереофонической  записи и воспроизведения аудиофайлов  с уровнем качества от кассетного  магнитофона до аудио-CD. Разрядность  АЦП и ЦАП (аналого-цифровых  и цифроаналоговых преобразователей) сейчас, как правило, 16 бит, частота  дискретизации от 5 до 44, 1 кГц, возможна  компрессия звука (например, по  методу ADPCM), позволяющая уменьшать  объем создаваемых звуковых файлов. В ISA картах используется также  8- и/или 16-битный канал DMA, прерывание  и порты ввода-вывода. При использовании  двух каналов DMA возможны одновременная  запись и воспроизведение аудиосигналов,  что реализуется только в Full-Duplex картах. Наиболее часто используется 5 прерывание (IRQ 5) и 1-й и 5-й каналы DMA. Возможность двунаправленной  работы многих звуковых карт  сейчас активно используется  для общения через Internet, поэтому  рекомендуется приобретать звуковые  карты, поддерживающие этот режим.  PCI аудиокарты за счет намного более высокой скорости работы шины всегда поддерживают полный дуплекс

Синтезатор обеспечивает имитацию звучания музыкальных инструментов и воспроизведение различных  звуков при выполнении команд MIDI. Синтезатор может быть выполнен как на основе FM синтеза, так и на основе таблицы  волн. При FM синтезе возможно одновременное  звучание до 20 инструментов, а с использованием таблицы волн - до 512 и более. Очень  часто путают количество одновременно звучащих инструментов и разрядность  звуковой карты. Еще раз обращаем внимание на то, что 32-х и 64-х разрядных  классических звуковых карт НЕ БЫВАЕТ. Цифра 32 или 64 (например, Sound Blaster 32 или Sound Blaster AWE64) означает максимальное количество одновременно звучащих инструментов и  не более того. Звуковые карты на PCI, как правило, не имеют встроенной таблицы волн. Для уменьшения их стоимости таблица (таблицы) загружаются  в обычную память компьютера, что  позволяет даже с самыми недорогими аудиокартами использовать волновые таблицы  большого объема и, соответственно, с  большим количеством инструментов (до 512) и более высоким качеством  звучания.

Звуковые карты PCI имеют 32-разрядную шину для обмена данными, но процедуры цифровой обработки  звука и приема/передачи результатов  обработки могут быть с разрядностью 64 и более.