ДК дыбыстық карта түріндегі дыбыс жүйесі 1989 жылы пайда болды, ақпараттандырудың техникалық құралы ретінде ДК мүмкіндіктерін айтарлықтай кеңейтті.
ДК дыбыс жүйесі -келесі функцияларды орындайтын бағдарламалық және аппараттық құралдардың жиынтығы:
микрофон немесе магнитофон сияқты сыртқы көздерден келетін дыбыстық сигналдарды кіріс аналогтық дыбыс сигналдарын сандық түрлендіру, содан кейін оларды қатты дискіде сақтау арқылы жазу;
сыртқы динамик жүйесі немесе құлаққаптар (құлаққаптар) арқылы жазылған дыбыс деректерін ойнату;
аудио ықшам дискілерді ойнату;
бірнеше көздерден сигналдарды жазу немесе ойнату кезінде араластыру (араластыру);
дыбыс сигналдарын бір уақытта жазу және ойнату (режим Толық Дуплекс);
дыбыстық сигналдарды өңдеу: сигнал үзінділерін өңдеу, біріктіру немесе бөлу, сүзу, оның деңгейін өзгерту;
дыбыстық сигналды көлемдік (үш өлшемді) алгоритмдерге сәйкес өңдеу 3 D- Дыбыс) дыбыс;
синтезатордың көмегімен музыкалық аспаптардың дыбысын, сондай-ақ адамның сөйлеуі мен басқа дыбыстарды шығару;
арнайы MIDI интерфейсі арқылы сыртқы электрондық музыкалық аспаптарды басқару.
ДК дыбыс жүйесі құрылымдық түрде аналық платаның ұясына орнатылған немесе аналық платаға немесе басқа ДК ішкі жүйесінің кеңейту картасына біріктірілген дыбыс карталарымен ұсынылған. Дыбыс жүйесінің жеке функционалды модульдері дыбыс картасының сәйкес қосқыштарында орнатылған еншілес тақталар түрінде жүзеге асырылуы мүмкін.
Суретте көрсетілгендей классикалық дыбыс жүйесі. 5.1, мыналарды қамтиды:
Дыбысты жазу және ойнату модулі;
синтезатор модулі;
интерфейстік модуль;
араластырғыш модулі;
дыбыс жүйесі.
Алғашқы төрт модуль әдетте дыбыс картасына орнатылады. Сонымен қатар, синтезатор модулі немесе сандық дыбыс жазу/ойнату модулі жоқ дыбыс карталары бар. Модульдердің әрқайсысы жеке микросұлба түрінде жасалуы мүмкін немесе көп функциялы микросұлбаның бөлігі болуы мүмкін. Осылайша, дыбыстық жүйе чипсетінде бірнеше немесе бір чип болуы мүмкін.
ДК дыбыс жүйесінің конструкциялары айтарлықтай өзгерістерге ұшырайды; Дыбысты өңдеуге арналған чипсет орнатылған аналық платалар бар.
Дегенмен, қазіргі заманғы дыбыс жүйесінің модульдерінің мақсаты мен функциялары (оның дизайнына қарамастан) өзгермейді. Дыбыс картасының функционалдық модульдерін қарастырған кезде «ДК дыбыстық жүйесі» немесе «дыбыс картасы» терминдерін қолдану әдеттегідей.
2. Жазу және ойнату модулі
Аудио жүйені жазу және ойнату модулі дыбыстық деректерді бағдарламалық қамтамасыз ету немесе DMA арналары арқылы беру режимінде аналогты-цифрлық және цифрлық-аналогты түрлендіруді жүзеге асырады. (Тікелей Жад Қол жеткізу - жадқа тікелей кіру арнасы).
Дыбыс, белгілі болғандай, ауада немесе басқа ортада еркін таралатын бойлық толқын, сондықтан дыбыстық сигнал уақыт пен кеңістікте үздіксіз өзгереді.
Дыбыс жазу – жазу кезінде дыбыс қысымының ауытқуы туралы ақпаратты сақтау. Қазіргі уақытта дыбыстық ақпаратты жазу және беру үшін аналогтық және цифрлық сигналдар қолданылады. Басқаша айтқанда, дыбыстық сигнал аналогтық немесе сандық түрде болуы мүмкін.
Егер дыбысты жазу кезінде уақыт бойынша үздіксіз дыбыс сигналын уақытша үздіксіз электрлік сигналға түрлендіретін микрофон пайдаланылса, дыбыстық сигнал аналогтық түрде алынады. Дыбыс толқынының амплитудасы дыбыстың қаттылығын, ал оның жиілігі дыбыс тонының биіктігін анықтайтындықтан, дыбыс туралы сенімді ақпаратты сақтау үшін электр сигналының кернеуі дыбыс қысымына пропорционалды болуы керек және оның жиілігі дыбыс қысымының тербеліс жиілігіне сәйкес келуі керек.
Көп жағдайда дыбыстық сигнал ДК дыбыс картасының кірісіне аналогты түрде беріледі. ДК тек сандық сигналдармен жұмыс істейтіндіктен, аналогтық сигналды сандық түрлендіру қажет. Сонымен бірге, ДК дыбыс картасының шығысында орнатылған динамик жүйесі тек аналогтық электрлік сигналдарды қабылдайды, сондықтан ДК көмегімен сигналды өңдегеннен кейін цифрлық сигналды аналогқа кері түрлендіру қажет.
Аналогты сандық түрлендіруаналогтық сигналды цифрлық сигналға түрлендіру болып табылады және келесі негізгі кезеңдерден тұрады: дискретизация, кванттау және кодтау. Дыбыстық сигналдың аналогты-цифрлық түрлендіру тізбегі суретте көрсетілген. 5.2.
Алдын ала аналогтық дыбыс сигналы сигналдың жиілік диапазонын шектейтін аналогтық сүзгіге беріледі.
Сигналдарды іріктеу берілген кезеңділігі бар аналогтық сигналдың дискретизация үлгілерінен тұрады және дискретизация жиілігімен анықталады. Сонымен қатар, іріктеу жиілігі бастапқы дыбыс сигналының ең жоғары гармоникалық (жиілік құрамдас) жиілігінің екі еселенген жиілігінен кем болмауы керек. Адамдар 20 Гц-тен 20 кГц-ке дейінгі жиілік диапазонындағы дыбыстарды ести алатындықтан, бастапқы дыбыс сигналының максималды таңдау жиілігі кемінде 40 кГц болуы керек, яғни үлгілер секундына 40 000 рет алынуы керек. Осыған байланысты қазіргі заманғы ДК аудио жүйелерінің көпшілігінде 44,1 немесе 48 кГц ең жоғары дыбыс таңдау жылдамдығы бар.
Амплитудалық кванттау – дискретті уақыт сигналының лездік амплитудалық мәндерін өлшеу және оны дискретті уақыт пен амплитудаға түрлендіру. Суретте. 5.3-суретте 3-разрядты сандар ретінде кодталған лездік амплитудалық мәндермен аналогтық сигнал деңгейі бойынша кванттау процесі көрсетілген.
Аналогты-цифрлық түрлендіру арнайы электронды құрылғы арқылы жүзеге асырылады - аналогты-сандық түрлендірутелеком(ADC), онда дискретті сигнал үлгілері сандар тізбегіне түрленеді. Алынған сандық деректер ағыны, яғни. сигнал пайдалы және қажетсіз жоғары жиілікті кедергілерді қамтиды, оны сүзу үшін қабылданған цифрлық деректер сандық сүзгі арқылы өтеді.
Сандық аналогты түрлендіруЖалпы, ол суретте көрсетілгендей екі кезеңде жүреді. 5.4. Бірінші кезеңде сигнал үлгілері сандық-аналогтық түрлендіргіштің (DAC) көмегімен сандық деректер ағынынан алынады, содан кейін дискретизация жиілігі орындалады. Екінші кезеңде дискретті үлгілерден дискретті сигнал спектрінің периодтық құрамдастарын басатын төмен жиілікті сүзгіні пайдаланып тегістеу (интерполяция) арқылы үздіксіз аналогты сигнал қалыптасады.
Дыбыстық сигналды сандық түрде жазу және сақтау дискілік кеңістіктің үлкен көлемін қажет етеді. Мысалы, 16 биттік кванттаумен 44,1 кГц дискреттеу жиілігінде цифрланған 60 секундтық стерео дыбыс сигналы қатты дискіде шамамен 10 Мбайт сақтау орнын қажет етеді.
Берілген сападағы дыбыстық сигналды көрсетуге қажетті сандық деректердің көлемін азайту үшін қысу қолданылады, ол қысқартудан тұрады (үлгілер саны мен кванттау деңгейлері немесе биттердің саны, I бір санау үшін күтім жасау.
Арнайы кодтау құрылғыларының көмегімен дыбыстық деректерді кодтаудың мұндай әдістері ақпарат ағынының көлемін бастапқыдан 20% дерлік азайтуға мүмкіндік береді. Дыбыстық ақпаратты жазу кезінде кодтау әдісін таңдау қысу бағдарламаларының жиынтығына - дыбыс картасының бағдарламалық құралымен қамтамасыз етілген немесе операциялық жүйеге енгізілген кодектерге (кодтау-декодтау) байланысты.
Сигналдарды аналогты-цифрлық және цифрлық-аналогтық түрлендіру функцияларын орындай отырып, сандық дыбыс жазу және ойнату модулі әдетте кодек деп аталатын бір чипке біріктірілген ADC, DAC және басқару блогын қамтиды. Бұл модульдің негізгі сипаттамалары: іріктеу жиілігі; ADC және DAC түрі мен сыйымдылығы; дыбыстық мәліметтерді кодтау әдісі; жұмыс істеу мүмкіндігі Толық Дуплекс.
Таңдау жылдамдығы жазылған немесе ойнатылатын сигналдың максималды жиілігін анықтайды. Адам сөзін жазу және ойнату үшін 6 - 8 кГц жеткілікті; сапасы төмен музыка - 20 - 25 кГц; Дыбыстың жоғары сапасын (аудио ықшам дискі) қамтамасыз ету үшін таңдау жиілігі кемінде 44 кГц болуы керек. Дыбыс карталарының барлығы дерлік 44,1 немесе 48 кГц дискреттеу жиілігінде стерео дыбысты жазуды және ойнатуды қолдайды.
ADC және DAC бит тереңдігі цифрлық сигналдың разрядтық тереңдігін анықтайды (8, 16 немесе 18 бит). Дыбыстық карталардың басым көпшілігі 16-биттік ADC және DAC-мен жабдықталған. Мұндай дыбыс карталарын теориялық тұрғыдан студиялық сапалы дыбысты қамтамасыз ететін Hi-Fi ретінде жіктеуге болады. Кейбір дыбыс карталары 20 және тіпті 24 биттік ADC және DAC құрылғыларымен жабдықталған, бұл дыбыс жазу/ойнату сапасын айтарлықтай жақсартады.
Толық Дуплекс (толық дуплекс) – арна бойынша деректерді беру режимі, оған сәйкес дыбыстық жүйе бір мезгілде дыбыстық деректерді қабылдауға (жазуға) және беруге (ойнатуға) болады. Дегенмен, барлық дыбыс карталары бұл режимді толығымен қолдамайды, өйткені олар қарқынды деректер алмасу кезінде жоғары дыбыс сапасын қамтамасыз етпейді. Мұндай карталарды Интернетте дауыстық деректермен жұмыс істеу үшін пайдалануға болады, мысалы, телеконференциялар кезінде, жоғары дыбыс сапасы қажет емес.
Мақсат.Дыбыстық ақпаратты түрлендіру процесін түсіну, дыбыстық ақпараттың көлемін есептеуге қажетті түсініктерді меңгеру. Тақырып бойынша есептер шығаруға үйрету.
Мақсат – мотивация.Бірыңғай мемлекеттік емтиханға дайындық.
Сабақ жоспары
1. Мұғалімнің түсініктемелері бар тақырып бойынша презентацияны қараңыз. 1-қосымша
Презентация материалы: Дыбыстық ақпаратты кодтау.
90-жылдардың басынан бастап дербес компьютерлер дыбыстық ақпаратпен жұмыс істей бастады. Дыбыстық карта, микрофон және динамиктері бар әрбір компьютер аудио ақпаратты жазып, сақтай және ойната алады.
Дыбыс толқындарын компьютер жадындағы екілік кодқа түрлендіру процесі:
Компьютер жадында сақталған дыбыстық ақпаратты қайта шығару процесі:
Дыбысамплитудасы мен жиілігі үздіксіз өзгеретін дыбыс толқыны. Амплитудасы неғұрлым көп болса, ол сигналдың жиілігі соғұрлым жоғары болса, дыбыс соғұрлым жоғары болады; Компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз ету енді үздіксіз дыбыстық сигналды екілік түрде көрсетуге болатын электр импульстерінің тізбегіне түрлендіруге мүмкіндік береді. Үздіксіз дыбыстық сигналды кодтау процесінде ол уақытты іріктеу . Үздіксіз дыбыс толқыны жеке шағын уақытша бөліктерге бөлінеді және әрбір мұндай бөлім үшін белгілі бір амплитудалық мән белгіленеді.
Осылайша, сигнал амплитудасының уақытқа үздіксіз тәуелділігі A(t)дыбыс деңгейлерінің дискретті тізбегімен ауыстырылады. Графикте бұл тегіс қисық сызықты «қадамдар» тізбегімен ауыстыру сияқты көрінеді, әрбір «қадамға» дыбыс деңгейінің мәні, оның коды (1, 2, 3 және т.
Әрі қарай). Дыбыс деңгейінің деңгейлерін сәйкесінше мүмкін күйлердің жиынтығы ретінде қарастыруға болады, кодтау процесінде дыбыс деңгейі неғұрлым көп болса, соғұрлым әрбір деңгейдің мәні көбірек ақпарат тасымалданады және дыбыс соғұрлым жақсы болады;
Аудио адаптер (дыбыс картасы) — компьютерге қосылған, дыбысты енгізу кезінде дыбыс жиілігінің электрлік тербелістерін сандық екілік кодқа түрлендіруге және дыбысты ойнатқанда кері түрлендіруге (сандық кодтан электрлік тербелістерге) арналған арнайы құрылғы.
Дыбысты жазу процесінде аудио адаптер белгілі бір кезеңмен электр тогының амплитудасын өлшейді және алынған мәннің екілік кодын регистрге енгізеді. Содан кейін регистрден алынған код компьютердің жедел жадына қайта жазылады. Компьютер дыбысының сапасы аудио адаптердің сипаттамаларымен анықталады:
- Іріктеу жиілігі
- Бит тереңдігі (дыбыс тереңдігі).
Уақытты таңдау жылдамдығы
Бұл 1 секундтағы кіріс сигналының өлшемдерінің саны. Жиілік Герцпен (Гц) өлшенеді. Секундына бір өлшем 1 Гц жиілікке сәйкес келеді. 1 секундта 1000 өлшеу – 1 килогерц (кГц). Аудио адаптерлердің типтік іріктеу жылдамдығы:
11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц және т.б.
Регистр ені (дыбыс тереңдігі) - дыбыстық адаптер регистріндегі ықтимал дыбыс деңгейлерінің санын көрсететін биттердің саны.
Бит тереңдігі кіріс сигналын өлшеудің дәлдігін анықтайды. Бит тереңдігі неғұрлым үлкен болса, электр сигналының мәнін санға және кері түрлендірудің әрбір жеке түрлендіру қателігі соғұрлым аз болады. Егер бит тереңдігі 8 (16) болса, онда кіріс сигналын өлшеу кезінде 2 8 = 256 (2 16 = 65536) әртүрлі мәндерді алуға болады. Әлбетте, 16 биттік аудио адаптер 8 биттікке қарағанда дыбысты дәлірек кодтайды және шығарады. Заманауи дыбыс карталары 16-биттік аудио кодтау тереңдігін қамтамасыз етеді. Әртүрлі сигнал деңгейлерінің санын (берілген кодтау үшін күйлер) мына формула арқылы есептеуге болады:
N = 2 I = 2 16 = 65536, мұндағы I - дыбыс тереңдігі.
Осылайша, заманауи дыбыс карталары 65536 сигнал деңгейін кодтауды қамтамасыз ете алады. Әрбір дыбыстық сигнал амплитудасының мәніне 16-биттік код тағайындалады. Үздіксіз дыбыстық сигналды екілік кодтау кезінде ол дискретті сигнал деңгейлерінің тізбегімен ауыстырылады. Кодтау сапасы уақыт бірлігіндегі сигнал деңгейін өлшеу санына байланысты, яғни іріктеу жылдамдығы. 1 секундта неғұрлым көп өлшем орындалады (дискреттеу жиілігі неғұрлым жоғары болса, екілік кодтау процедурасы соғұрлым дәлірек болады.
Дыбыстық файл -дыбыстық ақпаратты сандық екілік пішінде сақтайтын файл.
2. Ақпараттың өлшем бірліктерін қайталаңыз
1 байт = 8 бит
1 КБ = 2 10 байт = 1024 байт
1 МБ = 2 10 КБ = 1024 КБ
1 ГБ = 2 10 МБ = 1024 МБ
1 ТБ = 2 10 ГБ = 1024 ГБ
1 PB = 2 10 ТБ = 1024 ТБ
3. Презентация немесе оқулық көру арқылы өткен материалды бекіту
4. Мәселені шешу
Презентацияда шешімін көрсететін оқулық.
1-тапсырма.Дыбыс сапасы жоғары (16 бит, 48 кГц) дыбыс ұзақтығы 1 секунд стерео аудио файлының ақпарат көлемін анықтаңыз.
Тапсырма (өз бетінше).Презентацияда шешімін көрсететін оқулық.
22,05 кГц таңдау жиілігінде және 8 бит рұқсатында дыбыс ұзақтығы 10 секунд сандық аудио файлдың ақпараттық көлемін анықтаңыз.
5. Біріктіру. Үйде есептерді келесі сабақта өз бетінше шешу
Ойнату уақыты 44,1 кГц таңдау жиілігінде және 16 бит ажыратымдылығында екі минут болатын сандық аудио файлды сақтау үшін жад көлемін анықтаңыз.
Пайдаланушының жады сыйымдылығы 2,6 МБ. Дыбыстың ұзақтығы 1 минут болатын сандық аудио файлды жазу қажет. Дискреттеу жиілігі мен разряд тереңдігі қандай болуы керек?
Дискідегі бос жад көлемі 5,25 МБ, дыбыстық картаның разрядтық тереңдігі 16. 22,05 кГц дискреттеу жиілігімен жазылған сандық аудио файл дыбысының ұзақтығы қандай?
Цифрлық аудио файлды жазудың бір минуты дискідегі 1,3 МБ орынды алады, ал дыбыс картасының биттік сыйымдылығы 8. Дыбыс таңдаудың қандай жылдамдығымен жазылады?
Ойнату уақыты 3 минут болатын жоғары сапалы сандық аудио файлды сақтау үшін қанша жад қажет?
Сандық аудио файлда сапасыз дыбыс жазбасы бар (дыбыс күңгірт және күңгірт). Файлдың өлшемі 650 Кбайт болса, оның ұзақтығы қандай?
Сандық аудио файлды жазудың екі минуты дискідегі 5,05 МБ орынды алады. Сынама алу жиілігі - 22 050 Гц. Аудио адаптердің бит тереңдігі қандай?
Дискідегі бос жад көлемі 0,1 ГБ, дыбыстық картаның разрядтық тереңдігі 16. 44100 Гц дискреттеу жиілігімен жазылған сандық аудио файл дыбысының ұзақтығы қандай?
Жауаптар
№ 92. 124,8 секунд.
№ 93. 22,05 кГц.
№ 94. Дыбыстың жоғары сапасына 44,1 кГц дискреттеу жиілігімен және аудио адаптердің бит тереңдігі 16 болғанда қол жеткізіледі. Қажетті жад көлемі 15,1 МБ.
№ 95. Күңгірт және күңгірт дыбыс үшін келесі параметрлер тән: дискретизация жиілігі – 11 кГц, дыбыс адаптерінің бит тереңдігі – 8. Дыбыс ұзақтығы 60,5 с.
№ 96. 16 бит.
№ 97. 20,3 минут.
Әдебиет
1. Оқулық: Информатика, проблемалық кітап-практикум, 1-том, И.Г.Семакин, Е.К. Хеннер)
2. «Ашық сабақ» педагогикалық идеялар фестивалі Дыбыс. Дыбыстық ақпаратты екілік кодтау. Супрягина Елена Александровна, информатика мұғалімі.
3. Н. Угринович. Информатика және ақпараттық технологиялар. 10-11 сыныптар. Мәскеу. Бином. Білім зертханасы 2003 ж.
Дыбыс құрылғылары әрбір дербес компьютердің ажырамас бөлігіне айналуда. Бәсекелестік арқылы аудио бағдарламалық және аппараттық құралдар үшін әмбебап, кеңінен қолдау көрсетілетін стандарт әзірленді. Аудио құрылғылар қымбат, экзотикалық қосымшалардан кез келген дерлік жүйе конфигурациясының таныс бөлігіне айналды.
Қазіргі компьютерлерде дыбысты аппараттық қамтамасыз ету келесі формалардың бірінде жүзеге асырылады:
- PCI немесе ISA шина қосқышына орналастырылған аудио адаптер;
- Crystal, Analog Devices, Sigmatel, ESS және т.б. шығарған жүйелік платадағы микросұлба;
- арзан компьютерлерге арналған Intel, SiS және VIA Technologies фирмаларының ең озық чипсеттерін қамтитын аналық платаның негізгі чипсетіне біріктірілген аудио құрылғылары.
Негізгі аудио құрылғыдан басқа, көптеген қосымша дыбыс құрылғылары бар: динамик жүйелері, микрофон және т.б. Бұл тарауда компьютердің аудио жүйесінің барлық құрамдас бөліктерінің функционалдығы мен жұмыс мүмкіндіктері қарастырылады.
Алғашқы дыбыстық карталар 1980 жылдардың соңында пайда болды. AdLib, Roland және Creative Labs әзірлемелеріне негізделген және тек ойындар үшін пайдаланылды. 1989 жылы Creative Labs Game Blaster стерео дыбыс картасын шығарды; кейінірек Sound Blaster Pro тақтасы пайда болды.
Тақтаның тұрақты жұмыс істеуі үшін белгілі бір бағдарламалық қамтамасыз ету (MS DOS, Windows) және аппараттық ресурстар (IRQ, DMA және енгізу/шығару портының мекенжайлары) қажет болды.
Sound Blaster Pro жүйесімен үйлесімді емес дыбыстық карталарды пайдалану кезінде туындайтын мәселелерге байланысты 1995 жылдың желтоқсанында Microsoft корпорациясының жаңа әзірлемесі пайда болды - DirectX, ол тікелей өзара әрекеттесу үшін бағдарламаланатын қолданба интерфейстерінің сериясы (Application Program Interfaces - API) аппараттық құрылғылармен.
Бүгінгі күні әрбір дерлік компьютер бір немесе басқа түрдегі дыбыс адаптерімен және CD-ROM немесе немесе
CD-ROM үйлесімді дискі. Компьютерлердің классификациясын анықтайтын MPC-1-MRS-3 стандарттары қабылданғаннан кейін дыбыс картасымен және CD-ROM дискімен үйлесімді дискімен жабдықталған жүйелер мультимедиялық компьютерлер (Мультимедиялық ДК) деп аталды. Бірінші MRS-1 стандарты 1990 жылы енгізілді; 1995 жылдың маусымында оны ауыстырған MPC-3 стандарты аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету үшін келесі минималды талаптарды анықтады:
- процессор - Pentium, 75 МГц;
- ЖЖҚ - 8 МБ;
- қатты диск - 540 МБ;
- CD-ROM жетегі - төрт жылдамдықты (4х);
- VGA ажыратымдылығы - 640 x 480;
- түс тереңдігі - 65 536 түс (16 биттік түс);
- минималды операциялық жүйе - Windows 3.1.
1996 жылдан кейін жасалған кез келген компьютерлер бар
Дыбыс адаптері және CD-ROM-үйлесімді диск MPC-3 стандартының талаптарына толығымен сәйкес келеді.
Қазіргі уақытта компьютердің мультимедиялық класқа жататын критерийлері осы саладағы техникалық жетістіктерге байланысты біршама өзгерді:
- процессор - Pentium III, Celeron, Athlon, Duron немесе кез келген басқа Pentium класындағы процессор, 600 МГц;
- ЖЖҚ - 64 МБ;
- қатты диск - 3,2 ГБ;
- иілгіш диск - 1,44 МБ (3,5" жоғары тығыздықтағы дискі);
- CD-ROM жетегі - 24 жылдамдықты (24x);
- дыбысты таңдау жиілігі - 16-бит;
- VGA ажыратымдылығы - 1024 x 768;
- түс тереңдігі - 16,8 миллион түс (24 биттік түс);
- енгізу/шығару құрылғылары – параллельді, сериялық, MIDI, ойын порты;
- Ең аз операциялық жүйе – Windows 98 немесе Windows Me.
Үндеткіштер немесе құлаққаптар MPC спецификациясының немесе жоғарыдағы тізімнің техникалық бөлігі болмаса да, олар дыбысты шығару үшін қажет. Сонымен қатар, дыбыс жазу немесе компьютермен сөйлесу үшін пайдаланылатын дауыстық ақпаратты енгізу үшін микрофон қажет. Дыбыс адаптерімен жабдықталған жүйелерде, әдетте, арзан пассивті немесе белсенді динамиктерді (қайта шығарылатын дыбыстың қажетті сапа және жиілік сипаттамаларын қамтамасыз ететін құлаққаптармен ауыстыруға болады) болады.
Динамиктермен және микрофонмен жабдықталған мультимедиялық компьютер бірқатар мүмкіндіктерге ие және мыналарды қамтамасыз етеді:
- ойын-сауық (ойын) бағдарламаларына стерео дыбыс қосу;
- білім беру бағдарламаларының тиімділігін арттыру (кіші жастағы балаларға арналған);
- демонстрациялар мен оқулықтарға дыбыс әсерлерін қосу;
- MIDI аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуді пайдаланып музыка жасау;
- файлдарға дыбыстық түсініктемелер қосу;
- аудио желілік конференцияларды жүзеге асыру;
- операциялық жүйе оқиғаларына дыбыс әсерлерін қосу;
- мәтінді дыбыстық қайта шығару;
- аудио ықшам дискілерді ойнату;
- .mp3 пішіміндегі файлдарды ойнату;
- бейнеклиптерді ойнату;
- DVD фильмін ойнату;
- дауыспен басқаруды қолдау.
Аудио жүйенің құрамдас бөліктері.Аудио жүйені таңдағанда, оның құрамдас бөліктерінің параметрлерін ескеру қажет.
Дыбыстық карта қосқыштары.Дыбыс карталарының көпшілігінде картадан динамиктерге, құлаққаптарға және стерео кірістерге сигнал жіберетін бірдей миниатюралық (1/8 дюймдік) қосқыштар болады; ұқсас қосқыштар микрофонды, CD ойнатқышты және магнитофонды қосады. 5.4-суретте төрт түрлі қосқыштар көрсетілген. , кем дегенде, дыбыс картасына орнатылуы керек. Әр қосқыш түрінің түс белгілеулері PC99 дизайн нұсқаулығында анықталған және әртүрлі дыбыс адаптерлері үшін әр түрлі болады.
Күріш. 5.4.
Біз ең көп таралған қосқыштарды тізімдейміз:
- тақтаның сызықтық шығысы. Бұл қосқыштың сигналы сыртқы құрылғыларға - динамик жүйелеріне, құлаққаптарға немесе стерео күшейткіштің кірісіне беріледі, оның көмегімен сигнал қажетті деңгейге дейін күшейтіледі;
- тақтаның сызықтық кірісі. Сыртқы аудио жүйеден қатты дискіге дыбысты араластыру немесе жазу кезінде қолданылады;
- динамик жүйесі мен құлақаспаптарға арналған қосқыш. Барлық тақталарда жоқ. Динамиктерге сигналдар стерео күшейткіштің кірісімен бірдей қосқыштан (желінің шығысы) беріледі;
- микрофон кірісі немесе моно кіріс. Микрофонды қосу үшін қолданылады. Микрофонмен жазу монофониялық. Кіріс сигналының деңгейі тұрақты және түрлендіру үшін оңтайлы сақталады. Жазу үшін 600 Ом-нан 10 кОм-ға дейінгі жүктеме кедергісіне арналған электродинамикалық немесе конденсаторлы микрофонды қолданған дұрыс. Кейбір арзан дыбыс карталары микрофонды желілік кіріске қосады;
- джойстик қосқышы (MIDI порты). Бұл 15 істікшелі D-тәрізді қосқыш. Оның екі түйреуіштерін пернетақта синтезаторы сияқты MIDI құрылғысын басқару үшін пайдалануға болады. Бұл жағдайда сізге Y-тәрізді кабельді сатып алу қажет;
- MIDI қосқышы. Джойстик портына кіреді, MIDI құрылғыларын қосу үшін пайдаланылатын екі дөңгелек 5 істікшелі DIN қосқышы, сондай-ақ джойстик қосқышы бар;
- ішкі контактілі қосқыш - ішкі CD-ROM дискісіне қосылуға арналған арнайы қосқыш. Дыбыс картасына қосылған динамиктер арқылы ықшам дискілерден дыбысты ойнатуға мүмкіндік береді. Бұл қосқыш CD-ROM контроллерін дыбыс картасына қосуға арналған қосқыштан ерекшеленеді, себебі ол деректерді компьютер шинасына тасымалдамайды.
Қосымша қосқыштар.Қазіргі заманғы дыбыс адаптерлерінің көпшілігі DVD ойнатуды, дыбысты өңдеуді және т.б. қолдайды, сондықтан бірнеше қосымша қосқыштар бар, олардың мүмкіндіктері төменде берілген:
- MIDI енгізу және шығару. Ойын портымен біріктірілмеген бұл қосқыш бір уақытта джойстикті де, сыртқы MIDI құрылғыларын да пайдалануға мүмкіндік береді;
- SPDIF кірісі мен шығысы (Sony/Philips Digital Interface - SP/DIF). Коннектор сандық дыбыс сигналдарын аналогқа түрлендірусіз құрылғылар арасында жіберу үшін қолданылады. SPDIF интерфейсі кейде Dolby Digital деп аталады;
- CD SPDIF. Қосқыш CD-ROM дискісін SPDIF интерфейсін пайдаланып дыбыс картасына қосуға арналған;
- TAD кірісі. Дыбыс картасына телефонға жауап беру құрылғысын қолдауы бар модемдерді қосуға арналған қосқыш;
- сандық шығыс DIN. Коннектор көп арналы цифрлық динамик жүйелерін қосуға арналған;
- Aich кіреберісі. Теледидар тюнері сияқты басқа сигнал көздерінен дыбыс картасына қосылуды қамтамасыз етеді;
- I2S кірісі. DVD сияқты сыртқы көздердің сандық шығысын дыбыс картасына қосуға мүмкіндік береді.
Қосымша қосқыштар әдетте тікелей дыбыс картасында орналасады немесе сыртқы блокқа немесе қосымша картаға қосылады. Мысалы, Sound Blaster Live! Platinum 5.1 - екі бөліктен тұратын құрылғы. Дыбыс адаптерінің өзі PCI қосқышы арқылы қосылады, ал қосымша қосқыштар пайдаланылмаған диск ұясына орнатылған сыртқы LiveDrive IR коммутациялық құрылғысына қосылған.
Дыбыс деңгейін басқару. INКейбір дыбыс карталары дыбыс деңгейін қолмен басқаруды қамтамасыз етеді; күрделірек тақталарда дыбысты басқару Windows жүйесінде немесе кез келген қолданбада тікелей ойын кезінде пернелер тіркесімін пайдаланып бағдарламалық түрде жүзеге асырылады.
Синтезаторлар.Қазіргі уақытта барлық шығарылатын тақталар стереофониялық болып табылады және MIDI стандартын қолдайды.
Стерео дыбыс карталары екі түрлі көзден бірнеше сигналдарды бір уақытта ойнатады (және жазады). Адаптерде сигналдар неғұрлым көп болса, дыбыс соғұрлым табиғи болады. Бортта орналасқан әрбір синтезатор чипі, көбінесе Yamaha компаниясынан, 11 (YM3812 немесе OPL2 чипі) сигналын немесе одан да көп қабылдауға мүмкіндік береді. 20-дан астам сигналды имитациялау үшін (YMF262 немесе OPL3 чипі) бір немесе екі жиілік синтезатор микросхемасы орнатылған.
Жиілік модуляция микросхемасы арқылы синтезделген дыбыстардың орнына толқындық дыбыс карталары нақты аспаптар мен дыбыс әсерлерінің сандық жазбаларын пайдаланады. Мысалы, мұндай аудио адаптер керней дыбысын ойнағанда, керней дыбысы оған еліктеу емес, тікелей естіледі. Бұл функцияны қолдайтын алғашқы дыбыс карталарында адаптердің жад микросхемаларында сақталған 1 МБ-қа дейін дыбыс фрагменттері болды. Бірақ жоғары жылдамдықты PCI шинасының пайда болуы және компьютердің жедел жадының ұлғаюы нәтижесінде дыбыс карталарының көпшілігі қазір әртүрлі музыкалық аспаптардың 2-8 МБ қысқа дыбыс фрагменттерін жүктеуге мүмкіндік беретін бағдарламаланатын толқындық кесте әдісін пайдаланады. компьютердің жедел жады.
Заманауи компьютерлік ойындар MIDI дыбысын сирек пайдаланады, бірақ соған қарамастан DirectX 8 дыбыс картасына енгізілген өзгерістер оны ойын саундтректері үшін қолайлы нұсқаға айналдырады.
Деректерді қысу. INКөптеген тақталарда дыбыс сапасы дискілердегі дискілердің дискілерді таңдау жылдамдығына сәйкес келеді
44,1 кГц, тіпті қалыпты дауысты жазу кезінде дыбыстың әрбір минутына шамамен 11 Мбайт дискілік кеңістік жұмсалады. Аудио файлдардың өлшемін азайту үшін көптеген тақталар деректерді қысуды пайдаланады. Мысалы, Sound Blaster ASP 16 тақтасы 2:1, 3:1 немесе 4:1 қысу қатынасымен нақты уақытта (тікелей жазу кезінде) дыбысты қысады.
Дыбыстық сигналды сақтау үлкен көлемдегі дискілік кеңістікті қажет ететіндіктен, ол файл өлшемін шамамен 50%-ға азайтатын адаптивті дифференциалды импульстік код модуляциясы (ADPCM) әдісі арқылы қысылады. Дегенмен, дыбыс сапасы нашарлайды.
Көп функциялы сигнал процессорлары.Көптеген дыбыс карталары цифрлық сигнал процессорларын (DSP) пайдаланады. Олардың арқасында тақталар «ақылды» болды және компьютердің орталық процессорын сигналдарды шудан тазарту және нақты уақытта деректерді қысу сияқты уақытты қажет ететін тапсырмаларды орындаудан босатады.
Процессорлар көптеген әмбебап дыбыс карталарында орнатылған. Мысалы, Sound Blaster Live құрылғысындағы EMU10K1 бағдарламаланатын цифрлық сигнал процессоры! деректерді қысады, мәтінді сөйлеуге түрлендіреді және үш өлшемді дыбыс деп аталатынды синтездейді, дыбыстық рефлексия мен хор сүйемелдеу әсерін жасайды. Мұндай процессордың көмегімен дыбыс картасы көп функциялы құрылғыға айналады. Мысалы, IBM компаниясының WindSurfer байланыс тақтасында сандық процессор модем, факс құрылғысы және сандық жауап беру құрылғысы ретінде жұмыс істейді.
Дыбыстық карта драйверлері.Көптеген тақталар DOS және Windows қолданбаларына арналған әмбебап драйверлермен жабдықталған. Windows 9x және Windows NT операциялық жүйелерінде танымал дыбыс карталарына арналған драйверлер бар; Басқа тақталарға арналған драйверлерді бөлек сатып алуға болады.
DOS қолданбаларында әдетте драйверлердің кең таңдауы болмайды, бірақ компьютерлік ойындар Sound Blaster Pro адаптерлерін қолдайды.
Жақында аудио құрылғыларға қойылатын талаптар айтарлықтай өсті, бұл өз кезегінде аппараттық құралдардың қуатының артуына әкелді. Заманауи біртұтас мультимедиялық аппараттық құралды толық мінсіз мультимедиялық жүйе деп санауға болмайды, ол келесі мүмкіндіктермен сипатталады:
- компьютерлік ойындардағы шынайы көлемді дыбыс;
- DVD фильмдеріндегі жоғары сапалы дыбыс;
- сөйлеуді тану және дауысты басқару;
- MIDI, MP3, WAV және CD-Audio форматтарында аудио файлдарды жасау және жазу.
Жоғарыда көрсетілген сипаттамаларға қол жеткізу үшін қажетті қосымша аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету талаптары Кестеде берілген. 5.3.
5.3-кесте.Дыбыс адаптерлерінің қосымша мүмкіндіктері мен қасиеттері
|
Мақсат |
Міндетті мүмкіндіктер |
Қосымша жабдық |
Қосымша бағдарламалық қамтамасыз ету |
|
ойын порты; үш өлшемді дыбыс; дыбысты жеделдету |
ойын контроллері; артқы динамиктер |
||
|
DVD фильмдері |
Dolby 5.1 декодтауы |
Dolby 5.1 нұсқасымен үйлесімді аудио адаптері бар үндеткіштер |
MPEG файлын декодтау бағдарламасы |
|
Бағдарламалық құралмен үйлесімді аудио адаптері |
Микрофон |
Мәтіндерді жазуға мүмкіндік беретін бағдарламалық құрал |
|
|
MIDI файлдарын жасау |
MIDI кірісі бар аудио адаптер |
MIDI үйлесімді музыкалық пернетақта |
MIDI файлдарын жасауға арналған бағдарлама |
|
MP3 файлдарын жасау |
Дыбыстық файлдарды цифрлау |
CD-R немесе CD-RW жетегі |
MP3 файлдарын жасауға арналған бағдарлама |
|
WAV файлдарын құру |
Микрофон |
Дыбыс жазу бағдарламасы |
|
|
CDAudio файлдарын жасау |
Сыртқы дыбыс көзі |
WAV немесе MP3-ден CD-аудио түрлендіргіші |
Дыбыстық карталарға қойылатын минималды талаптар.
Алдыңғы Sound Blaster Pro ISA аудио адаптерін PCI дыбыс картасымен ауыстыру жүйе өнімділігін айтарлықтай жақсартты, бірақ дыбыстық карталардың барлық мүмкіндіктерін пайдаланған жөн, атап айтқанда:
- 3D аудио қолдауы чипсетте жүзеге асырылады. «3D дыбысы» өрнегі экранда болып жатқан нәрсеге сәйкес дыбыстардың әрі қарай немесе жақынырақ, артыңызда немесе бір жерде бүйірде естілетінін білдіреді. Microsoft DirectX 8.0 интерфейсі 3D дыбысын қолдауды қамтиды, бірақ бұл үшін аппараттық кірістірілген 3D аудио қолдауы бар аудио адаптерді қолданған дұрыс;
- Creative's EAX, Sensaura's 3D Positional Audio және Aureal компаниясының қазір істен шыққан A3D технологиясы сияқты басқа 3D аудио API интерфейстерімен бірге DirectX 8.0 пайдалану;
- ZO-дыбыстық үдеу. Бұл мүмкіндікті қолдайтын чипсеттері бар дыбыс карталары процессорды пайдалануы өте төмен, бұл ойын жылдамдығының жалпы өсуіне әкеледі. Жақсы нәтижелерге қол жеткізу үшін 3D ағындарының ең көп санын жеделдетуді қолдайтын чипсеттерді пайдаланыңыз; әйтпесе орталық процессормен 3D дыбысын өңдеу қиын болады, бұл ақыр соңында ойын жылдамдығына әсер етеді;
- кері байланыс ойын контроллеріне қолдау көрсететін ойын порттары.
Бүгінгі таңда осы мүмкіндіктердің кем дегенде екеуін қолдайтын көптеген орта диапазондағы дыбыс карталары бар. Сонымен қатар, аудио адаптерлердің бөлшек саудадағы бағасы 50-100 доллардан аспайды, әртүрлі өндірушілер ұсынған жаңа 3D аудио чипсеттері 3D компьютерлік ойындардың жанкүйерлеріне жүйені өз тілектеріне сәйкес жаңартуға мүмкіндік береді.
Компьютер экранындағы DVD пішіміндегі фильмдер.Компьютерде DVD фильмдерін көру үшін келесі компоненттер қажет:
- Dolby Digital 5.1 шығысын қолдайтын сандық дискіні ойнату бағдарламалық құралы. Ең қолайлы нұсқалардың бірі - PowerDVD бағдарламасы;
- DVD дискінің Dolby Digital кіріс сигналын қолдайтын және деректерді Dolby Digital 5.1 үйлесімді аудио аппараттық құрылғыларына шығаратын аудио адаптер. Сәйкес аппараттық құрал болмаса, Dolby 5.1 кірісі төрт динамикпен жұмыс істеу үшін конфигурацияланады; бұған қоса, төрт динамикті динамик жүйелеріне арналған S/PDIF ACS (Dolby Surround) кірісін қосуға болады;
- Dolby Digital 5.1 үйлесімді ресивер және динамиктер. Көптеген жоғары сапалы Dolby Digital 5.1 дыбыс карталары арнайы аналогтық кіріс қабылдағышымен біріктірілген, бірақ Creative Labs Sound Blaster Live сияқты басқалары! Platinum сонымен қатар тақтаға қосымша Digital DIN қосқышын қосу арқылы сандық кірісі бар динамиктерге қолдау көрсетеді.
Сөйлеуді тану.Сөйлеуді тану технологиясы әлі жетілдірілмеген, бірақ бүгінде компьютерге дауыстық пәрмендер беруге, қажетті қолданбаларды шақыруға, файлдар мен қажетті диалогтық терезелерді ашуға, тіпті оған бұрын қажет болатын мәтіндерді жазуға мүмкіндік беретін бағдарламалар бар. түрі.
Әдеттегі пайдаланушы үшін қолданбаның бұл түрі пайдасыз. Мысалы, Compaq біраз уақыт компьютерлерді микрофонмен және дауыспен басқару қосымшасымен қамтамасыз етті, ал қосымша өте арзан болды. Кеңседегі көптеген пайдаланушылардың компьютерлермен сөйлесуін көру, әрине, қызықты болды, бірақ өнімділік іс жүзінде өспеді және пайдаланушылар бағдарламалық жасақтамамен тәжірибе жасауға мәжбүр болғандықтан көп уақыт босқа кетті, сонымен қатар кеңсе өте шулы болды.
Дегенмен, бағдарламалық қамтамасыз етудің бұл түрі мүмкіндігі шектеулі пайдаланушыларды біршама қызықтыруы мүмкін, сондықтан сөйлеуді тану технологиясы үнемі дамып келеді.
Жоғарыда айтылғандай, сөйлеуді мәтінге түрлендіруге мүмкіндік беретін сөйлеуді тану бағдарламалық құралының тағы бір түрі бар. Бұл, ең алдымен, әртүрлі адамдар арасындағы сөйлеу үлгілерінің айырмашылығына байланысты, әдеттен тыс қиын тапсырма, сондықтан барлық дерлік бағдарламалық қамтамасыз ету, соның ішінде кейбір дауыстық командалық қосымшалар, пайдаланушының дауысын тану технологиясын «үйрету» қадамын қамтиды. Мұндай оқыту процесінде пайдаланушы компьютер экранында жұмыс істейтін мәтінді (немесе сөздерді) оқиды. Мәтін бағдарламаланғандықтан, компьютер сөйлеушінің сөйлеу үлгісіне тез бейімделеді.
Тәжірибелер нәтижесінде тану сапасы сөйлеудің жеке ерекшеліктеріне байланысты екені анықталды. Сонымен қатар, кейбір пайдаланушылар мәтіннің бүкіл беттерін пернетақтаны ұстамай-ақ диктанттай алады, ал басқалары одан шаршайды.
Сөйлеуді тану сапасына әсер ететін көптеген параметрлер бар. Біз негізгілерін тізімдейміз:
- дискретті және үздіксіз сөйлеуді тану бағдарламалары. Компьютермен анағұрлым табиғи «диалогқа» мүмкіндік беретін үздіксіз (немесе байланысты) сөйлеу қазіргі уақытта стандартты болып табылады, бірақ, екінші жағынан, танудың қолайлы дәлдігіне жетуде әлі шешілмейтін бірқатар мәселелер бар;
- оқытылған және оқытылмаған бағдарламалар. Сөйлеуді дұрыс тануға арналған бағдарламаны «үйрету» тіпті осы кезеңді өткізіп жіберуге мүмкіндік беретін қолданбаларда жақсы нәтиже береді;
- үлкен белсенді және жалпы сөздіктер. Белсенді сөздік қоры мол бағдарламалар ауызша сөйлеуге әлдеқайда жылдам жауап береді, ал жалпы сөздік қоры көбірек бағдарламалар бірегей сөздік қорды сақтауға мүмкіндік береді;
- компьютерлік жабдықтың өнімділігі. Процессорлардың жылдамдығын және ЖЖҚ көлемін арттыру сөйлеуді тану бағдарламаларының жылдамдығы мен дәлдігін айтарлықтай арттыруға әкеледі, сонымен қатар әзірлеушілерге қосымшалардың жаңа нұсқаларына қосымша мүмкіндіктерді енгізуге мүмкіндік береді;
- Жоғары сапалы дыбыс картасы және микрофон: кірістірілген микрофоны бар құлаққаптар музыка немесе дыбыс әсерлерін жазуға арналмаған, бірақ арнайы сөзді тану үшін.
Дыбыстық файлдар.Дербес компьютерде аудиожазбаларды сақтауға арналған файлдардың екі негізгі түрі бар. Кәдімгі аудио файлдар деп аталатын файлдардың бірінші түрі .wav, .voc, .au және .aiff пішімдерін пайдаланады. Аудио файлда толқын пішіні деректері бар, яғни бұл компьютерде сақтауға жарамды сандық түрдегі аналогтық дыбыс сигналдарының жазбасы. Windows 9x және Windows Me операциялық жүйелерінде қолданылатын дыбыс жазу сапасының үш деңгейі, сонымен қатар 48 кГц, 16 биттік стерео және 188 Кб/с сипаттамалары бар дыбыс жазу сапасының деңгейі анықталған. Бұл деңгей DVD және Dolby AC-3 сияқты көздерден дыбысты ойнатуды қолдауға арналған.
Жоғары дыбыс сапасы мен шағын файл өлшемі арасындағы ымыраға қол жеткізу үшін .wav файлдарын .mp3 пішіміне түрлендіруге болады.
Дыбыстық деректерді қысу.Аудио қысу қолданылатын екі негізгі аймақ бар:
- веб-сайттарда дыбысты пайдалану;
- жоғары сапалы музыкалық файлдардың көлемін азайту.
Аудио файлдарды өңдеуге арналған арнайы бағдарламалар, атап айтқанда, Real-тен RealProducer немесе Microsoft Windows Media Encoder 7, сапаны аз жоғалту арқылы аудио фрагменттерінің өлшемін азайтуға мүмкіндік береді.
Ең танымал аудио файл пішімі .mp3. Бұл файлдар ықшам дискідегі дыбыс сапасына жақын және көлемі жағынан кәдімгі .wav файлдарына қарағанда әлдеқайда кішірек. Осылайша, CD сапасы бар .wav пішіміндегі 5 минуттық аудио файлдың өлшемі шамамен 50 МБ, ал .mp3 пішіміндегі бірдей аудио файлдың көлемі шамамен 4 Мбайт.
.mp3 файлдарының жалғыз кемшілігі - рұқсатсыз пайдаланудан қорғаудың болмауы, яғни кез келген адам мұндай файлды Интернеттен еркін жүктей алады (бақытымызға орай, бұл «пираттық» жазбаларды ұсынатын көптеген веб-сайттар бар). Сипатталған файл пішімі, кемшіліктеріне қарамастан, айтарлықтай кең таралған және 3D ойнатқыштарының жаппай өндірісіне әкелді.
MIDI файлдары. MIDI аудио файлы .wav файлынан векторлық кескіннің растрлық кескіннен қандай айырмашылығы болса, солай ерекшеленеді. MIDI файлдарының .mid немесе .rmi кеңейтімі бар және дыбыстың жазбасын емес, оны жасау үшін дыбыстық жабдық пайдаланатын пәрмендерді қамтитын толық сандық болып табылады. Бейне карталар үш өлшемді нысандардың кескіндерін жасау үшін пәрмендерді пайдаланатыны сияқты, MIDI дыбыс карталары музыканы синтездеу үшін MIDI файлдарымен жұмыс істейді.
MIDI – 1980 жылдары танымал болған қуатты бағдарламалау тілі. және электронды музыкалық аспаптар үшін арнайы әзірленген. MIDI стандарты электронды музыка саласында жаңа сөз болды. MIDI көмегімен жеке компьютерде немесе компьютерге қосылған MIDI үйлесімді электрондық музыкалық аспапта музыкалық файлдарды жасауға, жазуға, өңдеуге және ойнатуға болады.
MIDI файлдары, аудио файлдардың басқа түрлерінен айырмашылығы, дискілік кеңістіктің салыстырмалы түрде аз мөлшерін талап етеді. MIDI пішімінде сақталған 1 сағаттық стерео музыканы жазу үшін 500 КБ-тан аз қажет. Көптеген ойындар үлгіленген аналогтық дыбыс жазбасынан гөрі MIDI дыбыс жазбасын пайдаланады.
MIDI файлы шын мәнінде әр түрлі музыкалық құжатты немесе дыбыс түрін білдіретін бірнеше арнаулы арналардан тұратын музыкалық партитураның сандық көрінісі болып табылады. Әрбір арна ноталардың жиіліктері мен ұзақтығын анықтайды, нәтижесінде екі скрипка, альт және виолончельді бейнелейтін төрт арнадан тұратын ішекті квартет үшін MIDI файлы пайда болады.
Барлық үш MPC спецификациясы, сондай-ақ PC9x барлық дыбыс карталарында MIDI пішімін қолдауды қамтамасыз етеді. Көптеген дыбыстық карталарға арналған жалпы MIDI стандарты бір MIDI файлында 16 арнаға дейін рұқсат береді, бірақ бұл міндетті түрде дыбысты 16 аспаппен шектемейді. Бір арна аспаптар тобының дыбысын көрсетуге қабілетті; сондықтан толық оркестрді синтездеуге болады.
MIDI файлы сандық командалардан тұратындықтан, оны өңдеу .wav аудио файлына қарағанда әлдеқайда оңай. Сәйкес бағдарламалық құрал кез келген MIDI арнасын таңдауға, жазбаларды жазуға және әсерлерді қосуға мүмкіндік береді. Кейбір бағдарламалық құрал пакеттері стандартты музыкалық белгілерді пайдаланып MIDI файлында музыка жазуға арналған. Нәтижесінде композитор музыканы тікелей компьютерге жазады, қажетіне қарай өңдейді, содан кейін орындаушылардың нотасын басып шығарады. Бұл ноталарды транскрипциялауға көп уақыт жұмсауға тура келетін кәсіби музыканттар үшін өте ыңғайлы.
MIDI файлдарын ойнату.Дербес компьютерде MIDI файлын іске қосу жазбаны ойнатпайды. Компьютер шын мәнінде жазылған пәрмендер негізінде музыканы жасайды: жүйе MIDI файлын оқиды, ноталардың дыбысына қажетті реңк пен ұзақтықты беру үшін синтезатор файлдағы пәрмендерге сәйкес әрбір арна үшін дыбыстарды жасайды. Белгілі бір музыкалық аспаптың дыбысын шығару үшін синтезатор алдын ала анықталған үлгіні, яғни белгілі бір аспап шығаратын дыбысқа ұқсас дыбысты жасайтын командалар жиынтығын пайдаланады.
Дыбыстық карта синтезаторы электронды пернетақта синтезаторына ұқсас, бірақ мүмкіндіктері шектеулі. MPC спецификациясына сәйкес дыбыс картасында бір уақытта кемінде алты әуезді нота мен екі барабан нотасын ойната алатын жиілік синтезаторы болуы керек.
Жиілік синтезі.Дыбыстық карталардың көпшілігі жиілік синтезаторының көмегімен дыбыстарды жасайды; бұл технология сонау 1976 жылы жасалған. Бір синус толқынын басқасын өзгерту үшін пайдалану арқылы жиілік синтезаторы белгілі бір аспаптың дыбысына ұқсайтын жасанды дыбыс жасайды. MIDI стандарты көптеген аспаптар ойнай алатын алдын ала бағдарламаланған дыбыстар жинағын анықтайды.
Кейбір жиілік синтезаторлары төрт толқынды пайдаланады және шығарылатын дыбыстар қалыпты, егер біршама жасанды болса, дыбысқа ие. Мысалы, кернейдің синтезделген дыбысы оның дыбысына ұқсайтыны сөзсіз, бірақ оны ешкім ешқашан нағыз кернейдің дыбысы деп тани алмайды.
Кесте-толқын синтезі.Жиілік синтезінің ерекшелігі, қайта шығарылатын дыбыс, тіпті жақсы жағдайда да, музыкалық аспаптың шынайы дыбысымен толық сәйкес келмейді. Табиғи дыбыс үшін қымбат емес технологияны Ensoniq корпорациясы 1984 жылы әзірледі. Ол кез келген аспаптың (соның ішінде фортепиано, скрипка, гитара, флейта, керней және барабан) дыбысын жазады және цифрланған дыбысты арнайы кестеде сақтайды. Бұл кесте ROM чиптеріне немесе дискіге жазылады және дыбыс картасы кестеден қажетті аспаптың цифрланған дыбысын шығарып алады.
Үстелдік толқынды синтезаторды пайдалана отырып, сіз аспапты таңдай аласыз, сізге қажет дыбысты жалғыз нота жасай аласыз және қажет болған жағдайда оның жиілігін өзгерте аласыз (яғни, сәйкес октавадан берілген нотаны ойнай аласыз). Кейбір адаптерлер дыбыстың шығуын жақсарту үшін бір құралдың бірнеше үлгілерін пайдаланады. Фортепианодағы ең жоғары нота ең төменгі дыбыс деңгейінен ерекшеленеді, сондықтан табиғи дыбыс үшін синтезделіп жатқан нотаға ең жақын (дискінде) үлгіні таңдау керек.
Осылайша, кестенің өлшемі көбінесе синтезатор ойната алатын дыбыстардың сапасы мен әртүрлілігін анықтайды. Ең жақсы сапалы толқындық кесте адаптерлері әдетте үлгілерді сақтауға арналған тақтада бірнеше мегабайт жадыға ие. Олардың кейбіреулері қосымша жадты орнату және дыбыс үлгілерін кестеге жазу үшін қосымша карталарды қосу мүмкіндігін береді.
Басқа құрылғыларды MIDI қосқышына қосу.Дыбыстық картаның MIDI интерфейсі электронды аспаптарды, дыбыс генераторларын, барабандарды және басқа MIDI құрылғыларын компьютерге қосу үшін де қолданылады. Нәтижесінде MIDI файлдары дыбыс тақтасының синтезаторы емес, жоғары сапалы музыкалық синтезатор арқылы ойнатылады, сонымен қатар арнайы пернетақтада жазбаларды ойнату арқылы өзіңіздің MIDI файлдарыңызды жасауға болады. Дұрыс бағдарламалық жасақтама әр аспаптың ноталарын жеке арнаға жазып, содан кейін барлық арналардың бір уақытта дыбысталуына мүмкіндік беру арқылы компьютерде симфония жасауға мүмкіндік береді. Көптеген кәсіби музыканттар мен композиторлар MIDI құрылғыларын дәстүрлі аспаптарды қолданбай-ақ компьютерлеріне тікелей музыка жазу үшін пайдаланады.
Сондай-ақ екі жақты жұмыс істейтін жоғары сапалы MIDI карталары бар, яғни олар бір MIDI файлына жаңа жолды жазу кезінде алдын ала жазылған аудио тректерді ойнатады. Бірнеше жыл бұрын мұны тек жүздеген мың доллар тұратын кәсіби жабдықты пайдаланатын студияда жасауға болады.
MIDI құрылғылары кіріс (MIDI-IN) және шығыс (MIDI-OUT) сигналдары үшін пайдаланылатын аудио адаптердің екі дөңгелек 5 істікшелі DIN қосқыштарына қосылады. Көптеген құрылғыларда MIDI-THRU порты бар, ол құрылғының кіріс сигналдарын тікелей оның шығысына жібереді, бірақ дыбыс карталарында әдетте мұндай порт болмайды. Бір қызығы, MIDI стандартына сәйкес деректер тек қосқыштардың 1 және 3 түйреуіштері арқылы беріледі. 2 түйреуіш экрандалған және 4 және 5 түйреуіштер пайдаланылмайды.
Дыбыстық картаның MIDI интерфейсінің негізгі қызметі компьютердің жүйелік шинасы арқылы берілетін деректердің байт ағынын (яғни, параллель 8 бит) MIDI форматындағы сериялық деректер ағынына түрлендіру болып табылады. MIDI құрылғыларында 31,25 кбайтта жұмыс істейтін асинхронды сериялық порттар бар. MIDI стандартына сәйкес мәліметтермен алмасу кезінде бір іске қосу және бір тоқтату битімен сегіз ақпараттық бит пайдаланылады, ал 1 байтты сериялық жіберуге 320 мс жұмсалады.
MIDI стандартына сәйкес сигналдар максималды ұзындығы 15 м-ге дейін болуы мүмкін арнайы экрандалмаған бұралған жұп кабель арқылы беріледі (сатылған кабельдердің көпшілігінің ұзындығы 3 немесе 6 м болса да). Сондай-ақ, олардың мүмкіндіктерін біріктіру үшін кері циклды пайдаланып, бірнеше MIDI құрылғыларын қосуға болады. MIDI құрылғылар тізбегінің жалпы ұзындығы шектелмейді, бірақ әрбір жеке кабельдің ұзындығы 15 м-ден аспауы керек.
Ескі жүйелерде ойын портының қосқышы (MIDI порты) жоқ - барлық құрылғылар USB шинасына қосылған.
MIDI құрылғыларына арналған бағдарламалық қамтамасыз ету. Windows 9x, Windows Me және Windows 2000 MIDI файлдарын ойнататын Media Player бағдарламасымен бірге келеді. MIDI-дің барлық мүмкіндіктерін пайдалану үшін MIDI файлдарында әртүрлі өңдеу операцияларын орындауға арналған арнайы бағдарламалық құралды сатып алу ұсынылады (ойнату қарқынын орнату, кесу және алдын ала жазылған әртүрлі музыканы кірістіру).
Бірқатар дыбыс карталары MIDI файлдарын өңдеу мүмкіндіктерін қамтамасыз ететін бағдарламалармен бірге келеді. Сонымен қатар, көптеген тегін және ортақ құралдар (бағдарламалар) Интернетте еркін таратылады, бірақ MIDI файлдарын жасауға және өңдеуге мүмкіндік беретін шын мәнінде қуатты бағдарламалық қамтамасыз етуді бөлек сатып алу керек.
Жазба.Барлық дерлік дыбыс карталарында дауысты жазуға болатын микрофонды қосу арқылы кіріс қосқышы бар. Windows жүйесіндегі Дыбыс жазғыш бағдарламасын пайдалану арқылы дыбыс файлын арнайы .wav пішімінде ойнатуға, өңдеуге және жазуға болады.
Төменде .wav файлдарының негізгі қолданулары берілген:
- Windows жүйесіндегі белгілі бір оқиғаларды қадағалау. Ол үшін Windows басқару тақтасындағы Дыбыстар опциясын пайдаланыңыз;
- Windows басқару элементтерін пайдаланып сөйлеу пікірлерін қосу OLEжәне әртүрлі типтегі құжаттар үшін ActiveX;
- PowerPoint, Freelance Graphics, Corel Presentations немесе т.б. көмегімен жасалған презентацияларға ілеспе мәтінді енгізу.
Дыбыс деңгейін азайту және Интернетте одан әрі пайдалану үшін .wav файлдары .mp3 немесе .wma файлдарына түрлендіріледі.
Аудио ықшам дискілер.Дискіні пайдалану CD-ROMАудио ықшам дискілерді динамиктер арқылы ғана емес, сонымен қатар басқа бағдарламалармен қатар жұмыс істеу кезінде құлаққаптар арқылы да тыңдауға болады. Бірқатар дыбыстық карталар компакт-дискілерді ойнатуға арналған бағдарламалармен бірге келеді және мұндай бағдарламалар көбінесе Интернет арқылы тегін жүктеледі. Бұл бағдарламаларда әдетте пернетақтаны немесе тінтуірді басқаруға арналған CD ойнатқышының алдыңғы панеліне ұқсайтын көрнекі дисплей бар.
Дыбыс араластырғыш (араластырғыш).Бірнеше дыбыс көзі және бір ғана динамик жүйесі болса, дыбыс араластырғышты пайдалану керек. Дыбыстық карталардың көпшілігі кірістірілген аудио араластырғышпен (миксермен) жабдықталған, ол аудио, MIDI және WAV көздерінен, желілік кірістен және CD ойнатқышынан дыбысты араластыруға, оны бір жолдық шығыста ойнатуға мүмкіндік береді. Әдетте, дыбысты араластыру бағдарламалық құралының интерфейстері экранда стандартты аудио араластырғыш панелімен бірдей көрінеді. Бұл әр көздің дыбыс деңгейін оңай басқаруға мүмкіндік береді.
Дыбыс карталары: негізгі ұғымдар мен терминдер.Дыбыстық карталардың не екенін түсіну үшін алдымен терминдерді түсіну керек. Дыбыс – ауада немесе басқа ортада тербеліс көзінен барлық бағытта таралатын тербеліс (толқындар). Толқындар құлаққа жеткенде, онда орналасқан сенсорлық элементтер дірілді қабылдайды және дыбыс естіледі.
Әрбір дыбыс жиілігімен және қарқындылығымен (қаттылығымен) сипатталады.
Жиілік -бұл секундына дыбыс тербелістерінің саны; ол герцпен (Гц) өлшенеді. Бір цикл (период) - діріл көзінің бір қозғалысы (артқа және артқа). Жиілік неғұрлым жоғары болса, тон соғұрлым жоғары болады.
Адамның құлағы жиіліктердің аз ғана диапазонын қабылдайды. 16 Гц төмен және 20 кГц (1 кГц = 1000 Гц) жоғары дыбыстарды өте аз адамдар естиді. Фортепианодағы ең төменгі нотаның жиілігі 27 Гц, ал ең жоғары нота 4 кГц-тен сәл асады. FM тарату станциялары тарата алатын ең жоғары дыбыс жиілігі 15 кГц.
Көлемідыбыс тербеліс амплитудасымен анықталады, ол ең алдымен дыбыс көзінің қуатына байланысты. Мысалы, фортепиано ішекті жеңіл соққанда тыныш естіледі, өйткені оның діріл диапазоны аз. Егер сіз пернені қаттырақ бассаңыз, жолдың діріл амплитудасы артады. Дыбыс көлемі децибелмен (дБ) өлшенеді. Жапырақтардың сыбдырының дыбысы, мысалы, шамамен 20 дБ, көшедегі қалыпты шу шамамен 70 дБ, ал күн күркіреуі 120 дБ.
Дыбыс адаптерінің сапасын бағалау.Дыбыс адаптерінің сапасын бағалау үшін үш параметр қолданылады:
- жиілік диапазоны;
- сызықты емес бұрмалану коэффициенті;
- сигнал-шу қатынасы.
Жиілік реакциясы жазылған және шығарылатын амплитудалардың деңгейі тұрақты болып қалатын жиілік диапазонын анықтайды. Көптеген дыбыс карталары үшін диапазон 30 Гц-тен 20 кГц-ке дейін. Бұл диапазон неғұрлым кең болса, тақта соғұрлым жақсы болады.
Сызықты емес бұрмалану коэффициенті дыбыстық картаның сызықты еместігін, яғни нақты жиілік жауап қисығы мен идеалды түзу сызық арасындағы айырмашылықты, немесе, дәлірек айтқанда, коэффициент дыбысты жаңғыртудың тазалығын сипаттайды. Әрбір сызықтық емес элемент бұрмалану тудырады. Бұл коэффициент неғұрлым төмен болса, дыбыс сапасы соғұрлым жоғары болады.
Жоғары сигнал-шу қатынасы (децибел) мәндері дыбысты шығарудың жақсы сапасына сәйкес келеді.
Сынамаларды алу.Егер компьютерде дыбыстық карта орнатылған болса, дыбысты сандық (дискретті деп те аталады) түрінде жазуға болады, бұл жағдайда компьютер жазу құрылғысы ретінде пайдаланылады. Дыбыс картасына шағын микросхема – аналогты-цифрлық түрлендіргіш немесе ADC (Analog-to-Digital Converter – ADC) кіреді, ол жазу кезінде аналогтық сигналды компьютер түсінетін цифрлық түрге түрлендіреді. Сол сияқты, ойнату кезінде сандық-аналогтық түрлендіргіш (DAC) аудио жазбаны құлағымыз қабылдай алатын дыбысқа түрлендіреді.
Бастапқы дыбыстық сигналды кейіннен ойнату үшін сақталатын цифрлық түрге түрлендіру процесі (5.5-сурет) дискретизация немесе цифрландыру деп аталады. Бұл жағдайда дыбыстық сигналдың лездік мәндері уақыттың белгілі бір нүктелерінде сақталады, таңдау деп аталады.
Күріш. 5.5. Дыбыстық сигналды цифрлық түрге түрлендіру схемасы. Үлгілер неғұрлым жиі алынса, дыбыстың сандық көшірмесі түпнұсқаға соғұрлым тығыз сәйкес келеді.
Бірінші MPC стандарты 8 биттік дыбысты қамтамасыз етті. Аудио бит тереңдігі әрбір үлгіні сандық түрде көрсету үшін пайдаланылатын биттердің санын сипаттайды.
Сегіз бит 256 дискретті дыбыс сигналының деңгейін анықтайды, ал егер сіз 16 бит пайдалансаңыз, онда олардың саны 65 536-ға жетеді (табиғи, дыбыс сапасы айтарлықтай жақсарады). Сөйлеуді жазу және ойнату үшін 8 биттік көрініс жеткілікті, бірақ музыка үшін 16 бит қажет. Ескі тақталардың көпшілігі тек 8 биттік дыбысты қолдайды, барлық заманауи тақталар 16 бит немесе одан да көп береді.
Жазылған және ойнатылатын дыбыстың сапасы ажыратымдылықпен бірге сынама алу жылдамдығымен (секундына үлгілер саны) анықталады. Теориялық тұрғыдан ол сигналдың максималды жиілігінен (яғни, жиіліктің жоғарғы шегінен) 2 есе жоғары және 10% маржа болуы керек. Адам құлағының есту шегі 20 кГц. Ықшам дискіден жазу 44,1 кГц жиілікке сәйкес келеді.
11 кГц жиілікте таңдалған дыбыс (секундына 11 000 үлгі) 22 кГц жиілікте таңдалған дыбысқа қарағанда бұлдыр. 1 минут ішінде 44,1 кГц дискреттік жиілікте 16 биттік дыбысты жазу үшін қажетті дискілік кеңістік көлемі 10,5 МБ құрайды. 8 биттік бейнелеу, моно дыбыс және 11 кГц таңдау жылдамдығымен дискінің қажетті кеңістігі 16 есе азаяды. Бұл деректерді Sound Recorder бағдарламасы арқылы тексеруге болады: әртүрлі дискретизация жылдамдығымен дыбыс фрагментін жазып алыңыз және алынған файлдардың өлшемін қараңыз.
Үш өлшемді дыбыс.Ойын жүйелеріндегі дыбыс карталары үшін ең күрделі мәселелердің бірі - 3D дыбысты өңдеу. Мұндай мәселелерді шешуді қиындататын бірнеше факторлар бар:
- дыбысты орналастырудың әртүрлі стандарттары;
- 3D дыбысты өңдеу үшін қолданылатын аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету;
- DirectX интерфейсін қолдауға қатысты мәселелер.
Позициялық дыбыс.Дыбыс орнын анықтау барлық 3L дыбыс карталары үшін ортақ технология болып табылады және дыбыстың жаңғыруы немесе шағылысуы, теңестіру (баланс) және дыбыс көзінің «орнын» көрсету сияқты белгілі бір параметрлерді реттеуді қамтиды. Бұл компоненттердің барлығы пайдаланушының алдынан, оң жағынан, сол жағынан немесе тіпті оның артынан келетін дыбыстардың елесін жасайды. Позициялық дыбыстың ең маңызды элементі HRTF (Head Related Transfer Function) болып табылады, ол құлақтың пішініне және тыңдаушы басының айналу бұрышына байланысты дыбысты қабылдаудың қалай өзгеретінін анықтайды. Бұл функцияның параметрлері тыңдаушының басын бір немесе басқа жаққа бұрған кезде «нақты» дыбыстың мүлдем басқаша қабылданатын жағдайларын сипаттайды. Пайдаланушыны барлық жағынан «қоршап тұрған» көп динамикті динамиктерді пайдалану, сондай-ақ қайталанатын дыбысты басқарылатын реверберациямен толықтыратын күрделі дыбыс алгоритмдері компьютерде синтезделген дыбысты одан да шынайы етеді.
Үш өлшемді дыбысты өңдеу.Жоғары сапалы дыбыстың маңызды факторы дыбыс карталарындағы үш өлшемді дыбысты өңдеудің әртүрлі әдістері болып табылады, атап айтқанда:
- орталықтандырылған (үш өлшемді дыбысты өңдеу үшін орталық процессор пайдаланылады, бұл жүйенің жалпы өнімділігінің төмендеуіне әкеледі);
- Тікелей дыбыс картасында өңдеуді жүзеге асыратын қуатты цифрлық сигнал процессоры (DSP) арқылы дыбыс картасын өңдеу (3D жеделдету).
3D дыбысын орталықтан өңдейтін дыбыс карталары 3D аудио мүмкіндігін пайдаланған кезде кадр жиілігінің (экранда секунд сайын көрсетілетін анимация кадрларының саны) төмендеуінің негізгі себебі болуы мүмкін. Кірістірілген аудио процессоры бар дыбыс карталарында 3D дыбысы қосылғанда немесе өшірілгенде кадр жиілігі көп өзгермейді.
Тәжірибе көрсеткендей, шынайы компьютерлік ойынның кадр жиілігі кемінде 30 кадр/сек (секундына кадр) болуы керек. Егер сізде жылдам процессор болса, мысалы, Pentium III 800 МГц және кез келген заманауи ZE дыбыс картасы болса, бұл жиілікке оңай қол жеткізуге болады. Баяуырақ процессорды пайдалану, айталық, 300 МГц Celeron 300A және орталықтандырылған 3D аудио өңдеуі бар тақта кадр жиілігін секундына 30 кадрдан әлдеқайда төмен етеді. 3D аудио өңдеудің компьютерлік ойындардың жылдамдығына қалай әсер ететінін көру үшін көптеген ойындарға енгізілген кадр жиілігін бақылау мүмкіндігі бар. Кадр жиілігі процессорды пайдаланумен тікелей байланысты; Процессорға ресурс талаптарының артуы кадр жиілігінің төмендеуіне әкеледі.
3D аудио және 3D бейне технологиялары ең алдымен компьютерлік ойын жасаушыларды қызықтырады, бірақ оларды коммерциялық ортада пайдалану да алыс емес.
Стерео жүйені дыбыс картасына қосу.Стерео жүйені дыбыс картасына қосу процесі оларды кабель арқылы қосу болып табылады. Егер дыбыс картасында динамик жүйесіне немесе құлақаспаптарға арналған шығыс және сызықтық стерео шығыс болса, стерео жүйені қосу үшін соңғысын қолданған дұрыс. Бұл жағдайда жоғары сапалы дыбыс алынады, өйткені сигнал күшейту тізбектерін айналып өтіп, сызықтық шығысқа келеді, сондықтан іс жүзінде бұрмаланбайды және тек стерео жүйе сигналды күшейтеді.
Бұл шығысты стерео жүйенің қосалқы кірісіне қосыңыз. Стерео жүйеде қосалқы кірістер болмаса, CD ойнатқышы сияқты басқа кірістерді пайдалану керек. Стерео күшейткіш пен компьютер міндетті түрде бір-бірінің жанында орналасуы міндетті емес, сондықтан қосылатын кабельдің ұзындығы бірнеше метр болуы мүмкін.
Кейбір стерео және радио құрылғылардың артқы панелінде тюнерді, магнитофонды немесе CD ойнатқышты қосуға арналған қосқышы бар. Осы қосқышты, сондай-ақ дыбыс картасының кірісі мен шығысын пайдаланып, компьютерден келетін дыбысты, сондай-ақ стерео динамик жүйесі арқылы радиохабарларды тыңдауға болады.
Дыбысты цифрландыру принциптері
Сандық дыбысоның амплитудасының дискретті сандық мәндерімен ұсынылған аналогтық дыбыс сигналы.
Аудио цифрландыру- бөлінген уақыт қадамының технологиясы және алынған мәндерді кейіннен сандық түрде жазу.
Аудио цифрландырудың тағы бір атауы аналогты-сандық түрлендірудыбыс.
Дыбысты цифрландыру екі процесті қамтиды:
- уақыт бойынша сигналды іріктеу (диспетчерлік) процесі
- амплитуданы кванттау процесі.
Уақытты іріктеу
Уақытты іріктеу процесі
- белгілі бір уақыт қадамымен түрлендірілетін сигналдың мәндерін алу процесі - сынама алу қадамы. Бір секундта орындалатын сигнал шамасының өлшемдерінің саны деп аталады іріктеу жылдамдығынемесе іріктеу жиілігі, немесе іріктеу жылдамдығы(ағылшын тілінен «sampling» - «sempling»). Таңдау қадамы неғұрлым аз болса, іріктеу жиілігі соғұрлым жоғары болады және біз қабылдайтын сигналды дәлірек көрсету.
Мұны Котельников теоремасы растайды (шетел әдебиетінде ол Шеннон теоремасы ретінде кездеседі, Шеннон). Оған сәйкес шектеулі спектрі бар аналогты сигналды оның амплитудасының мәндерінің дискретті тізбегі арқылы дәл сипаттауға болады, егер бұл мәндер сигнал спектрінің ең жоғары жиілігінің кемінде екі есе жиілігімен қабылданса. Яғни, спектрдің ең жоғары жиілігі F m-ге тең аналогтық сигнал дискретті амплитудалық мәндердің тізбегі арқылы дәл ұсынылуы мүмкін, егер дискреттеу жиілігі F d орындалса: F d >2F m .
Іс жүзінде бұл цифрланған сигнал бастапқы аналогтық сигналдың (0 - 20 кГц) дыбыстық жиіліктерінің барлық диапазоны туралы ақпаратты қамтуы үшін таңдалған дискретизация жиілігі кемінде 40 кГц болуы керек дегенді білдіреді. Секундтағы амплитудалық өлшемдер саны деп аталады іріктеу жылдамдығы(үлгі алу қадамы тұрақты болса).
Цифрландырудың негізгі қиындығы - өлшенген сигнал мәндерін тамаша дәлдікпен жазу мүмкін емес.
Сызықтық (біркелкі) амплитудалық кванттау
Компьютер жадына сигнал амплитудасының бір мәнін жазу үшін N бит бөлейік. Бұл бір N-разрядты сөзбен 2 N әртүрлі позицияны сипаттай алатыныңызды білдіреді. Цифрланған сигнал амплитудасы кейбір шартты бірліктердің -1-ден 1-ге дейінгі диапазонында болсын. Бұл амплитудалық өзгерістер диапазонын – сигналдың динамикалық диапазонын – 2 N -1 тең интервалдар түрінде, оны 2 N деңгейге – кванттарға бөлейік. Енді әрбір жеке амплитудалық мәнді жазу үшін оны ең жақын кванттау деңгейіне дейін дөңгелектеу керек. Бұл процесс амплитудалық кванттау деп аталады. Амплитудалық кванттау
– нақты сигнал амплитудасының мәндерін белгілі бір дәлдікпен жақындатылған мәндермен ауыстыру процесі. 2N мүмкін деңгейлердің әрқайсысы кванттау деңгейі деп аталады, ал ең жақын екі кванттау деңгейі арасындағы қашықтық кванттау қадамы деп аталады. Егер амплитудалық шкала деңгейлерге сызықты түрде бөлінсе, кванттау сызықтық (гомогенді) деп аталады.
Дөңгелектеу дәлдігі кванттау деңгейлерінің таңдалған санына (2 Н) байланысты, бұл өз кезегінде амплитудалық мәнді жазу үшін бөлінген биттердің (N) санына байланысты. N саны аталады кванттау бит тереңдігі(әр сөздегі цифрлардың, яғни биттердің санын білдіреді) және амплитудалық мәндерді дөңгелектеу нәтижесінде алынған сандар сандар немесе үлгілер(ағылшын тілінен «үлгі» - «өлшеу»). 16-разрядты кванттау нәтижесінде пайда болатын кванттау қателері тыңдаушы үшін байқалмайды дерлік болып қалады деп болжанады. Сигналдарды цифрлаудың бұл әдісі - біртекті кванттау әдісімен бірге уақыт бойынша сигналды іріктеу - деп аталады. импульстік код модуляциясы, PCM(Ағылшын: Импульстік код модуляциясы - PCM).
Амплитудалық мәндердің дәйекті жиынтығы түріндегі цифрланған сигнал компьютер жадында сақталуы мүмкін. Абсолютті амплитудалық мәндер жазылған жағдайда, мысалы жазу пішімішақырды PCM(импульстік кодты модуляция). 1980 жылдардың басынан бері қолданылған стандартты аудио компакт-дискі (CD-DA) ақпаратты дискретизация жиілігі 44,1 кГц және кванттау бит тереңдігі 16 бит болатын PCM пішімінде сақтайды.
Басқа цифрландыру әдістері
Аналогты-цифрлық түрлендіргіштер (ADC)
Жоғарыда сипатталған дыбысты цифрландыру процесі аналогты-сандық түрлендіргіштермен (ADC) орындалады.
Бұл түрлендіру келесі операцияларды қамтиды:
- Өткізу жолағын шектеу жиілігі іріктеу жиілігінің жартысынан асатын спектрлік құрамдастарды басу үшін төмен жиілікті сүзгіні пайдалану арқылы орындалады.
- Уақыт бойынша дискреттеу, яғни үзіліссіз аналогтық сигналды уақыттың дискретті сәттеріндегі мәндерінің тізбегімен ауыстыру - үлгілер. Бұл мәселе ADC кірісіндегі арнайы схеманы қолдану арқылы шешіледі - үлгі және ұстау құрылғысы.
- Деңгейді кванттау – бұл сигнал үлгісінің мәнін тұрақты мәндер жиынынан ең жақын мәнге – кванттау деңгейлеріне ауыстыру.
- Кодтау немесе цифрлау, нәтижесінде әрбір квантталған үлгінің мәні кванттау деңгейінің реттік нөміріне сәйкес келетін сан ретінде көрсетіледі.
Бұл келесідей орындалады: үзіліссіз аналогтық сигнал бөліктерге «қиылады», дискреттік дискреттік сигнал дискретті түрде алынады, ол белгілі бір бит тереңдігі бар кванттау процесінен өтеді, содан кейін кодталады, яғни ауыстырылады. кодтық белгілер тізбегі арқылы. Дыбысты 20-20 000 Гц жиілік диапазонында жазу үшін 44,1 және одан жоғары дискреттеу жиілігі қажет (қазіргі таңда 192 және тіпті 384 кГц таңдау жиілігі бар ADC және DAC пайда болды). Жоғары сапалы жазбаны алу үшін 16 бит жеткілікті, бірақ динамикалық диапазонды кеңейту және дыбыс жазбаларының сапасын жақсарту үшін 24 (сирек 32) бит қолданылады.
Цифрланған дыбысты медиаға жазбас бұрын кодтау
Сандық дыбысты сақтаудың көптеген түрлі жолдары бар. Цифрланған дыбыс - белгілі бір аралықтарда қабылданған сигнал амплитудасы мәндерінің жиынтығы.
Терминология
- кодтаушы - бастапқы ақпаратты кіріс ретінде қабылдайтын және шығыс ретінде белгілі бір форматта кодталған ақпаратты қайтаратын белгілі бір деректерді кодтау алгоритмін (мысалы, мұрағатшы немесе MP 3 кодтаушы) жүзеге асыратын бағдарлама (немесе құрылғы).
- декодер - кодталған сигналды декодталғанға кері түрлендіруді жүзеге асыратын бағдарлама (немесе құрылғы).
- кодек (ағылш. “codec” – “Coder / Decoder”) – деректерді кодтауға/декодтауға арналған бағдарламалық құрал немесе аппараттық құрал.
Ең көп таралған кодектер
- MP3 – MPEG-1 қабаты 3
- OGG – Огг Ворбис
- WMA – Windows Media Audio
- MPC - MusePack
- AAC – MPEG-2/4 AAC (кеңейтілген аудио кодтау)
- MPEG-2 AAC стандарты
- MPEG-4 AAC стандарты
Салыстыру үшін кейбір аудио цифрландыру пішімдері
Негізгі мақала: Аудио форматтарды салыстыру
| Пішім атауы | Кванттау, бит | Таңдау жиілігі, кГц | Арналар саны | Дискіден мәліметтер ағынының көлемі, кбит/с | Сығымдау/орау қатынасы |
|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 44,1 | 2 | 1411,2 | 1:1 жеңіліссіз | |
| Dolby Digital (AC3) | 16-24 | 48 | 6 | 640 дейін | ~12:1 жеңіліспен |
| DTS | 20-24 | 48; 96 | 8-ге дейін | 1536 жылға дейін | ~3:1 шығынмен |
| DVD-аудио | 16; 20; 24 | 44,1; 48; 88,2; 96 | 6 | 6912 | 2:1 жеңіліссіз |
| DVD-аудио | 16; 20; 24 | 176,4; 192 | 2 | 4608 | 2:1 жеңіліссіз |
| MP3 | қалқымалы | 48-ге дейін | 2 | 320 дейін | ~11:1 жеңіліспен |
| A.A.C. | қалқымалы | 96 дейін | 48-ге дейін | 529 дейін | шығындармен |
| AAC+ (SBR) | қалқымалы | 48-ге дейін | 2 | 320 дейін | шығындармен |
| Ог Ворбис | 32-ге дейін | 192 дейін | 255 дейін | 1000 дейін | шығындармен |
| WMA | 24-ке дейін | 96 дейін | 8-ге дейін | 768 дейін | 2:1, шығынсыз нұсқасы қолжетімді |
Дыбысты түрлендірудің толық циклі: цифрландырудан тұтынушы ойнатуға дейін
Дыбысты түрлендірудің толық циклі: цифрландырудан ойнатуға дейін
| Сабақты жоспарлау және сабақ материалдары | 10 сынып | Оқу жылына арналған сабақтарды жоспарлау | Компьютерде мәтінді, кескінді және дыбысты көрсету (§ 6)
10 - 12 сабақтар
Компьютерде мәтінді, кескінді және дыбысты көрсету (§ 6)
Аудио ақпарат
Аудио ақпарат
Дыбыс таңдау принциптері («дыбысты цифрлау») суретте көрсетілген. 1.11.
Дыбыс компьютерге аудио құрылғы (микрофон, радио және т.б.) арқылы енгізіледі, оның шығысы портқа қосылған. дыбыс картасы. Дыбыстық картаның міндеті - белгілі бір жиілікте дыбыстық сигналдың деңгейін (электрлік тербелістерге түрлендіретін) өлшеу және өлшеу нәтижелерін компьютер жадына жазу. Бұл процесс дыбысты цифрландыру деп аталады.
Екі өлшем арасындағы уақыт аралығы өлшеу кезеңі деп аталады - τ бірге. Қарсылық деп аталады іріктеу жылдамдығы - 1/τ (герц). Өлшеу жиілігі неғұрлым жоғары болса, сандық дыбыс сапасы соғұрлым жоғары болады.
Мұндай өлшеулердің нәтижелері шектеулі сандар саны бар натурал сандар түрінде көрсетіледі. Сіз бұл жағдайда шектеулі ауқымда дискретті соңғы мәндер жиынтығын алатыныңызды білесіз. Бұл диапазонның өлшемі ұяшықтың сыйымдылығына - дыбыстық карта жады регистріне байланысты. 2 i формуласы қайтадан жұмыс істейді, мұндағы i - регистр сыйымдылығы. i саны таңдау биті деп те аталады. Жазылған деректер арнайы аудио форматтағы файлдарда сақталады.
Дыбысты өңдеу бағдарламалары бар - дыбыстық редакторлар әртүрлі музыкалық эффектілерді жасауға, дыбысты шудан тазартуға, мультимедиялық өнімдерді жасау үшін кескіндермен үйлестіруге және т.б. Арнайы дыбыс шығаратын құрылғылардың көмегімен дыбыстық файлдарды дыбыс толқындарына түрлендіруге болады. адам құлағы арқылы қабылданады.
Цифрланған дыбысты сақтау кезінде аудио файлдардың өлшемін азайту мәселесін шешуге тура келеді. Осы мақсатта қысылған ағыннан деректерді 100% қалпына келтіруге мүмкіндік беретін жоғалтпайтын деректерді кодтаудан басқа, жоғалған деректерді кодтау қолданылады. Мұндай кодтаудың мақсаты деректерді максималды қысумен қалпына келтірілген сигнал дыбысының түпнұсқамен ұқсастығына қол жеткізу болып табылады. Бұл бастапқы сигналды одан естілуі қиын элементтерді алып тастау арқылы қысатын әртүрлі алгоритмдерді қолдану арқылы қол жеткізіледі. Көптеген қысу әдістері, сондай-ақ осы әдістерді жүзеге асыратын бағдарламалар бар.
Дыбысты жоғалтпай сақтау үшін WAV әмбебап аудио файл пішімі қолданылады. Ең танымал «қысылған» (шығатын) аудио пішімі MP3 болып табылады. Ол деректерді 10 есе немесе одан да көп қысуды қамтамасыз етеді.
Сұрақтар мен тапсырмалар
1.
Компьютерлер мәтінмен, графикамен және дыбыспен қашан жұмыс істей бастады?
2.
Кодтау кестесі дегеніміз не? Қандай кодтау кестелері бар?
3.
Дискретті кескінді ұсыну неге негізделген?
4.
RGB түс үлгісі дегеніміз не?
5.
Ашық көк, ашық сары (қызыл және жасыл қоспасы), бозғылт сары үшін 8 биттік кодты жазыңыз.
6.
Неліктен RGB үлгісі басып шығаруда пайдаланылмайды?
7.
CMYK дегеніміз не?
8.
Кіріс дыбыстық сигналды компьютердің қандай құрылғысы цифрлайды?
9.
Сандық дыбыс сапасы үлгі жылдамдығына және үлгі бит тереңдігіне қалай (сапалық) тәуелді?
10.
Неліктен MP3 форматы ыңғайлы?
Келесі бет