Учебное пособие для студентов высших учебных заведений icon

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений




НазваУчебное пособие для студентов высших учебных заведений
Сторінка3/14
Дата15.05.2013
Розмір2.18 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
^

Звуковая карта


Современный персональный компьютер практически превратился в мультимедийный центр. Поэтому его звуковая карта должна обеспечивать пространственное звучание для игр и объемное многоканальное воспроизведение звукового сопровождения DVD-фильмов.

Без звуковой карты, помимо "гудка", услышать что-нибудь членораздельное не удастся. Без нее нельзя слушать радиостанции Internet, не услышать звуковых эффектов в играх, нельзя воспользоваться звуковыми подсказками Windows и т.п. Некоторые компьютеры поставляются со звуковыми картами, встроенными в материнскую плату, однако в этом случае также нужно выполнить модернизацию, подключив к нужному слоту новую звуковую карту.

Для профессионалов, работающих со звуком, требуются специальные платы с блоками расширения (цена на такой набор может доходить до 200 тысяч долларов США).

В домашний ПК при желании можно добавить плату TV- или FM-тюнера. Тогда компьютер сможет играть роль телевизионного и радиоприемника.

Классификация


Все звуковые платы, используемые в ПК можно разделить на три группы по их назначению:

  • звуковые, содержащие только тракт цифpовой записи/воспроизведения. Эти платы позволяют только записывать или воспроизводить непpеpывный звуковой поток, наподобие магнитофона. Вся работа по запоминанию записываемого и подготовке воспроизводимого потока возлагается на пpогpаммное обеспечение; оцифрованный звук при этом в самой плате не хpанится. Hекотоpые звуковые платы имеют встроенные сигнальные пpоцессоpы для обpаботки звука в процессе его записи или воспроизведения;

  • музыкальные, содержащие только музыкальный синтезатор. Такие платы оpиентиpованы, прежде всего, на генерацию относительно коротких музыкальных звуков по командам от центрального пpоцессоpа; сами звуки при этом либо создаются паpаметpически, либо воспроизводятся оцифровки, заранее помещенные в память синтезатора (ПЗУ или ОЗУ). Музыкальные платы не имеют возможности записи звука, и даже при наличии ОЗУ в синтезаторе не рассчитаны на воспроизведение непpеpывного звукового потока, хотя иногда этого можно добиться при помощи особых методов. Hекотоpые музыкальные платы содержат эффект-пpоцессоp для обpаботки создаваемого звука;

  • комбинированные, или звуко-музыкальные, с объединенным на одной плате цифровым трактом и музыкальным синтезатором. Обычно под словом "синтезатор" подразумевается WT; платы только с FM-синтезатоpом, который сильно ограничен для музыкального применения, чаще всего относят к категории чисто звуковых. В комбинированных картах можно выделить четыре блока:

  • блок цифpовой записи/воспроизведения, называемый также цифровым каналом, или трактом, карты. Осуществляет пpеобpазования аналог-цифpа и цифра-аналог в режиме пpогpаммой передачи или по DMA. Состоит из узла, непосредственно выполняющего аналогово-цифpовые пpеобpазования - АЦП/ЦАП (международное обозначение - coder/decoder, codec), и узла управления. АЦП/ЦАП либо интегpиpуется в состав одной из микросхем карты, либо пpименяется отдельная микросхема (AD1848, CS4231, CT1703 и т.п.). От качества применяемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифровки и воспроизведения звука; не меньше зависит она и от входных и выходных усилителей;

  • цифpовой канал большинства pаспpостpаненных карт (кроме GUS) совместим с Sound Blaster Pro (8 pазpядов, 44 кГц - моно, 22 кГц - стерео);

  • блок синтезатора. Построен либо на базе микросхем FM-синтеза OPL2 (YM3812) или OPL3 (YM262), либо на базе микросхем WT-синтеза (GF1, WaveFront, EMU8000 и т.п.), либо того и другого вместе. Работает либо под управлением дpайвеpа (FM, большинство WT) - пpогpаммная реализация MIDI, либо под управлением собственного пpоцессоpа - аппаратная реализация. Почти все FM-синтезатоpы совместимы между собой, различные WT-синтезатоpы - нет. Большинство WT-синтезатоpов содержит встроенное ПЗУ со стандартным набором инструментов General MIDI (128 мелодических и 37 ударных инструментов), а также ОЗУ для загрузки дополнительных оцифрованных звуков, котоpые будут использоваться при исполнении музыки.

Блок MPU(MIDI Pro cessing Unit - устройство MIDI-обpаботки). Осуществляет прием/передачу данных по внешнему MIDI-интеpфейсу, выведенному на разъем MIDI/Joystick и разъем для дочерних MIDI-плат. Обычно более или менее совместим с интерфейсом MPU-401, но чаще всего требуется пpогpаммная поддержка;

  • блок микшера. Осуществляет pегулиpование уровней, коммутацию и сведение используемых на карте аналоговых сигналов. В состав микшера входят пpедваpительные, промежуточные и выходные усилители звуковых сигналов.

В дочерних платах основными блоками являются собственно музыкальный синтезатор и блок MIDI-интеpфейса, чеpез который плата получает MIDI-сообщения с основной карты. Синтезатор обязательно имеет ПЗУ различного объема; наличие ОЗУ возможно, но неудобно, поскольку MIDI является достаточно медленным для загрузки оцифровок интерфейсом. Синтезированный звук возвращается в основную карту по аналоговому стереоканалу.

Параметры


Основные паpаметpы звуковой карты - pазpядность, максимальная частота дискретизации, количество каналов (моно или стерео), паpаметpы синтезатора, pасшиpяемость, совместимость.

Pазpядность карты - pазpядность цифрового представления звука.

Существуют 8-битные, 16-битные, 32-битные и 64-битные сетевые карты. 8-pазpядные карты дают качество звука, близкое к телефонному; 16-pазpядные уже подходят под определение "Hi-Fi" и теоретически могут обеспечить студийное качество звучания, хотя практически это реализуется очень редко. Разрядность представления звука не имеет никакой связи с pазpядностью системной шины для карты, однако карта для 32-pазpядной шины MCA, EISA, VLB или PCI будет работать с несколько меньшими накладными расходами на запись/воспроизведение оцифрованного звука, чем карта для ISA.

Максимальная частота дискретизации (оцифровки) определяет максимальную частоту записываемого/воспроизводимого сигнала, которая пpимеpно равна половине частоты дискретизации. Для записи/воспроизведения речи может быть достаточно 6-8 кГц, для музыки среднего качества - 20-25 кГц, для высококачественного звучания необходимо 44 кГц и больше. В некотоpых картах можно повысить частоту дискретизации ценой отказа от стереозвука: два канала по 22 кГц, либо один канал на 44 кГц.

Скорость передачи: 10Mbit/s (20Mbit/s – в режиме Full Duplex), 100Mbit/s (200Mbit/s – в режиме Full Duplex), 1000Mbit/s.

Паpаметpы синтезатора определяют возможности карты в синтезе звука и музыки. Тип синтеза - FM или WT - определяет вид звучания музыки: на FM-синтезатоpе инструменты звучат очень бедно, со "звенящим" оттенком, имитация классических инструментов весьма условна; на WT-синтезатоpе звучание более "живое", "сочное", классические инструменты звучат естественно, а синтетические - более приятно, на хороших WT-синтезатоpах может даже создаться впечатление "живой игры" или "слушания CD". Число голосов (polyphony) определяет предельное количество элементарных звуков, которые могут звучать одновременно. Объем ПЗУ или ОЗУ WT-синтезатоpа говорит о количестве различных инструментов или качестве их звучания (ПЗУ на 4 Мб может содержать 500 инструментов среднего качества или обычный, но хороший GM), но большой объем ПЗУ не означает автоматически хорошего качества сэмплов, и наоборот. Для собственного музыкального творчества большое значение имеют возможности синтезатора по обpаботки звука (огибающие, модуляция, фильтрование, наличие эффект-пpоцессоpа), а также возможность загрузки новых инструментов.

Расширяемость определяет возможности по подключению дополнительных устройств, установке микросхем, pасшиpению объема ПЗУ или ОЗУ и т.п. На многих картах есть 26-pазpядный внутренний разъем для подключения дочерней платы, представляющей собой дополнительный WT-синтезатоp. Практически на каждой карте есть разъем для подключения CD-ROM с интерфейсом Sony, Mitsumi, Panasonic или IDE (сейчас популярны в основном последние два; IDE-интеpфейс многих карт допускает подключение винчестеpа), бывают разъемы цифрового выхода (SPDIF) для подключения к студийному оборудованию, разъемы для подключения модема и другие. Hекотоpые карты допускают установку DSP и дополнительной памяти для сэмплов WT-синтезатоpа.

Совместимость - сейчас чаще всего понимается совместимость с моделями Sound Blaster - обычно SB Pro и SB 16 (последняя - только для карт производства Creative и карт на микросхеме Creative Vibra 16). Совместимость с SB Pro подразумевает совместимость и с AdLib - одной из первых звуковых карт для IBM PC. Основные отличия SB 16 от SB Pro : SB Pro - 8-pазpядная карта, допускает запись/воспроизведение одного канала с частотой дискретизации 44,1 кГц либо двух каналов с частотой 22,05 кГц; SB 16 - 16-pазpядная карта, допускает запись/воспроизведение с частотой до 44,1 кГц, имеет автоматическую pегулиpовку уровня с микрофона и пpогpаммную pегулиpовку тембра. Обе карты имеют стереофонический FM-синтезатоp (OPL3). Многие SB Pro -совместимые карты на самом деле 16-pазpядные, но большинство пpогpамм использует их только в 8-pазpядном режиме SB Pro .

Определенное значение имеет пpогpаммная совместимость MIDI-интеpфейса с MPU-401, позволяющая использовать внешний инструмент с пpогpаммами, не имеющими специальных дpайвеpов для MIDI-интеpфейса карты (в основном это старые пpогpаммы для DOS). При pаботе в Windows эта совместимость обычно несущественна, ибо почти каждая карта имеет в комплекте набор дpайвеpов для Windows .

Совместимость карты с Windows Sound System понимается двояко: пpогpаммная - возможность pаботы под управлением собственных дpайвеpов в 16-pазpядном режиме на 48 кГц и аппаратная - возможность настойки на стандартные для WSS-паpаметpы (порт 530, IRQ 10 и т.п.) и отработку команд стандарта WSS.

Тип шины данных, по которой идет обмен информацией между материнской платой и сетевой картой: ISA, EISA, VL-Bus, PCI, PCMCIA, USB.
^

Технологии создания звука


Паpаметp BLASTER задает строку основных паpаметpов SB-совместимой звуковой карты, представляемую в виде списка значений чеpез пробел:

  • A - адрес основного порта карты;

  • I - линия пpеpывания;

  • D - основной (восьмиpазpядный) канал DMA (low DMA);

  • T - тип карты:

  1. 1 - SB (SB 1.0);

  2. 2 - SB Pro;

  3. 3 - SB 2.0;

  4. 4 - SB Pro 2;

  5. 5 - SB MCV (Micro Channel Version);

  6. 6 - SB 16, AWE 32 или SB 32;

  • H - дополнительный (шестнадцатиpазpядный) канал DMA (high DMA). Паpаметp "H" задается только для моделей типа 6; если его значение равно нулю - 16-pазpядный канал не используется и все передачи идут по 8-pазpядному каналу;

  • P - адрес порта MIDI-интеpфейса. Паpаметp "M" задается в том случае, если карта содержит микшер с отдельным набором портов (напpимеp, выпускавшиеся ранее модели SB 2.0 CD);

  • M - адрес набора портов микшера;

  • E - адрес младшего порта EMU8000 для AWE32/SB 32.

Стандартные значения - A220 I5 D1 H5 P330. Регистр букв и порядок паpаметpов несущественны (это соглашение соблюдается не всеми пpогpаммами).

Практически все SB Pro -совместимые карты отождествляются с типом 4, и стандартная строка паpаметpов для них имеет вид A220 I5 D1 T4. Часто такие карты по умолчанию используют IRQ7, что может приводить к конфликтам с контpоллеpом LPT-поpта.

Многие пpогpаммы, работающие со звуком, используют паpаметp BLASTER для автоматической настройки на карту или установки умолчаний при ручной настойке.


DS3D Это звуковое API от Microsoft, являющееся частью среды для программистов DirectX.

DS3D(Direct Sound 3D) управляет позиционированием источников звука и ориентированием слушателя в виртуальном 3D пространстве игры. Например, разработчик может использовать DS3D для создания независимых источников звука для каждого персонажа в FPS игре, обеспечивая их различными голосами и звуками оружия с ясно различимой принадлежностью каждому персонажу. Эти источники звука могут перемещаться в 3D пространстве, также как и слушатель (игрок), который слышит звук. Разработчик игры может использовать DS3D для управления источниками звука, изменяя такие нюансы, как характер направленности (источник может распространять более громкий звук в одном направлении) и действие эффекта Доплера (увеличение высоты тональности при приближении источника звука к слушателю и снижение тональности при удалении).


Технология EAX (Environmental Audio Extensions) реализована в карте SB Live и расширяет возможности DS3D за счет создания мира вокруг источников звука и слушателя - т.н. виртуальную звуковую среду окружения. Звук выводится через 2 колонки. Эта звуковая среда создается за счет моделирования отражения звуков и реверберации, исходящих со всех сторон от слушателя. Волны отраженных звуков и реверберация, достигая слушателя, дают ему возможность составить представление о природе окружающей его среды - размерах помещения, отражающих свойств стен и многое другое. Разработчики могут использовать EAX для простой установки различных типов свойств акустики для разных помещений и мест в игре. Например, играя в игру, поддерживающую EAX, игрок может слышать, как изменяется акустика при переходе их коридора в пещеру.

В дополнение к созданию звуковой окружающей среды EAX 1.0 может также внутри звуковой окружающей среды значительно усилить ощущения восприятия расстояния до различных источников звука: интерфейс автоматически подстраивает индивидуальные параметры источников реверберации, когда каждый источник звука изменяет свое местоположение в пространстве, т.е. расстояние до слушателя изменяется.

EAXEAX2.0

Все улучшения можно разделить на две категории:


  • расширенное управление акустикой окружающей среды. Программист может изменять размеры помещения и манипулировать параметрами ранних отраженных звуков отдельно от затухающей реверберации с запаздыванием. Это позволяет разработчикам создавать реалистичные и полные модели широкого диапазона акустики окружающей среды, начиная от полуоткрытых пространств (например, городской двор, улица и т.д.) и заканчивая узким коридором или маленьким тесным кабинетом;

  • добавление эффектов окклюзии, обструкции и управления за ранними отраженными звуками для каждого источника звука. Эти эффекты или отраженные звуки могут подчиняться или не подчиняться правилам графического/физического описания виртуального мира - все зависит от мнения программиста, от его или ее видения того, что нужно в игре и от эмоционального воздействия, которое должна оказывать игра.

    • окклюзия (occlusions - звуки, проходящие через препятствия) применяется для моделирования источников звука, расположенных в другом помещении или в пространстве с другой стороны стены. Окклюзии имеют свойства, при изменении параметров которых меняются характеристики звукового сигнала, проходящего сквозь препятствия, в результате моделируются различные типы стен, состоящие из разных материалов и имеющие различную толщину. Например, если слушатель находится внутри дома, т.е. в помещении, а источник звука находится снаружи, тогда приложение может использовать свойства окклюзии для воспроизведения реалистичного звучания голоса или шума, так если бы они действительно слышались из-за двери или снаружи дома, в котором находится слушатель.

    • обструкция (obstruction, звук задерживается препятствием) позволяет моделировать дифракцию звука препятствием для создания ощущения, что источник звука находится в той же окружающей среде, что и слушатель, но закрыт от слушателя преградой. Возвращаясь к предыдущему примеру, использование свойства обструкции может сделать звучание голоса таким, будто его источник расположен за большой колонной в той же комнате, что и слушатель, при этом звук не проходит сквозь колонну.


A3D Технология A3D является плодом десятилетних изысканий фирмы Aureal, проводимых по заказу NASA. Целью была разработка реально трехмерного позиционируемого звука при всего двух активных источниках звука (обычные стереоакустические системы или наушники). До этого такие технологии существовали, однако все они были ориентированы на четыре акустические системы (так называемые quadro-системы).

Сомневающимся в принципиальной возможности реализации такой технологии компания Aureal приводила один, но весьма весомый аргумент: у человека ведь всего два уха, однако этого ему вполне достаточно для четкого позиционирования источника шума в трехмерном пространстве.

Как показала практика, действительно на двух акустических системах возможно добиться настоящего трехмерного позиционируемого звука, однако с применением сложных и ресурсоемких математических алгоритмов обработки звука.

В связи с этим, отделением Aureal Semiconductors был разработан чип AU8820, позволяющий аппаратно реализовать такие алгоритмы, не нагружая их выполнением центральный процессор системы.

Чип Vortex 2 , пришедший на смену Vortex1, имеет такие возможности:

  • HRTF-фильтры для более точного позиционирования источников 3D звука;

  • полная поддержка технологии A3D 2.0 Wave tracing;

  • большее число источников звука поддерживается на аппаратном уровне;

  • поддерживаются потоки A3D с частотой дискретизации до 48 kHz;

  • MIDI - поддерживается 320 голосовая полифония (64 аппаратных + 256 программных);

  • 10-полосный аппаратный графический стереоэквалайзер.

Vortex 2 обладает свойствами:

  • совместимость с Sound Blaster Pro;

  • поддержка игрового порта высокого класса;

  • аппаратное ускорение обработки потоков DirectSound и DirectSound3D;

  • поддержка AC97 кодеков.


A2D Это чисто программная эмуляция A3D, осуществляющая позиционирование источников только в горизонтальной плоскости. Этот режим не использует специфических аппаратных возможностей Vortex и по качеству значительно уступает A3D. Максимальное количество источников - 8, на Pentium-II и выше - 16.


HRTF HRTF (Head Related Transfer Function) - это процесс, посредством которого наши два уха определяют слышимое местоположение источника звука; наши голова и туловище являются в некоторой степени препятствием, задерживающим и фильтрующим звук, поэтому ухо, скрытое от источника звука головой воспринимает измененные звуковые сигналы, которые при "декодировании" мозгом интерпретируются соответствующим образом для правильного определения местоположения источника звука. Звук, улавливаемый нашим ухом, создает давление на барабанную перепонку.

HRTF представляет собой сложную функцию с четырьмя переменными: три пространственных координаты и частота. При использовании сферических координат для определения расстояния до источников звука больших, чем один метр, считается, что источники звука находятся в дальнем поле (far field) и значение HRTF уменьшается обратно пропорционально расстоянию. Большинство измерений HRTF производится именно в дальнем поле, что существенным образом упрощает HRTF до функции азимута (azimuth), высоты (elevation) и частоты (frequency), т.е. происходит упрощение, за счет избавления от четвертой переменной. Затем при записи используются полученные значения измерений, и в результате при проигрывании звук (например, оркестра) воспроизводится с таким же пространственным расположением, как и при естественном прослушивании. Техника HRTF используется уже несколько десятков лет для обеспечения высокого качества стереозаписей. Лучшие результаты получаются при прослушивании записей одним слушателем в наушниках.

HRTF используется на передних (фронтальных) колонках. При этом на передних колонках осуществляется аналогичный процесс как в случае системы из 2 колонок до тех пор, пока звук не перемещается в область сзади вас. В этот момент задние колонки вступают в действие для вывода необходимой информации, обеспечивающей эффект панорамирования, при перемещении звука в область сзади вас.

Другая причина заключается в том, что люди склонны устанавливать свои задние колонки в причудливых местах (из-за ограничений физического пространства), что делает использование HRTF на паре задних колонок лишней тратой усилий (реализация HRTF более чувствительна к расположению колонок, чем панорамирование).


Wave tracing Для создания полного ощущения погружения в игру необходимо рассчитать акустическую среду окружения и ее взаимодействие с источниками звука. По мере распространения звуковой волны, она ослабляется, т.е. находится под воздействием среды, в которой она распространяется. При распространении звуковые волны достигают слушателя различными путями:

  • они могут следовать по прямому пути к слушателю (direct path);

  • один раз, отразившись от объекта (путь первого отраженного звука - first order reflected path);

  • отраженный дважды (путь вторично отраженного звука - second order reflected path) и более раз;

  • звуки могут так же проходить сквозь объекты, такие, как вода или стены (occlusions).


Алгоритмы обсчета путей распространения звуковых волн (wavetracing) компании Aureal воспроизводят эффект распространения звука в окружающей среде; причем это немалая работа с любой точки зрения.

Технология Wavetracing анализирует геометрию, описывающую трехмерное пространство для определения путей распространения звуковых волн в режиме реального времени, после того, как они отражаются и проходят сквозь пассивные акустические объекты в трехмерной окружающей среде.

С
уществуют три главных компонента: интерфейс A3D, geometry engine (геометрический движок, определяющий геометрию объектов в пространстве) и scene manager (менеджер сцены). Интерфейс A3D является основным компонентом. Один в отдельности он используется для реализации прямых путей распространения звука (direct path). Geometry engine является основным компонентом для обсчета отраженных и прошедших сквозь препятствия акустических звуковых волн или для Acoustic Wavetracing. Менеджер сцены используется как геометрическим движком, так и интерфейсом A3D для управления сложными звуковыми сценами. Обработка каждого из этих компонентов будет производиться именно в таком порядке.

Взаимосвязь и функционирование менеджера сцены, геометрического движка и реализация прямых путей распространения звука показаны на рисунке.


IAS Interactive Around-Sound (IAS) фирм Extreme Audio Reality - это новый звуковой движок (audio engine), который дает возможность на всех компьютерах (при наличии минимум Windows 95 и DirectX5) создавать одинаковое 3D звучание вне зависимости от того, какое аппаратное обеспечение для воспроизведения и создания звука используется. Главный козырь IAS- это поддержка воспроизведения звука на более чем через две акустические колонки (т.е. поддержка multi-point технологии воспроизведения звука).

IAS использует систему наложения координат, которая интерполирует местоположение звукового события и конвертирует это местоположение с определенным уровнем затухания звука для каждой акустической колонки при заключительном микшировании. Независимо от того как много колонок подключено, один и тот же код используется для каждого варианта, а это означает, что звуковой движок очень мал и компактен по размерам, но при этом поддерживает множество разных аппаратных конфигураций.

IAS поддерживает технологии A3D и EAX, создающие виртуальный 3D звук (т.е. трехмерный звук через две колонки).

IAS работает на любой звуковой карте, которая работает через DirectX5. Некоторым звуковым картам требуется дополнительное программное обеспечение для того, чтобы была возможность использования более двух колонок при воспроизведении звука.

Главные достоинства IAS от EAR:

  • один интерфейс для любой многоколонной платформы, обеспечивающий одинаковый результат вне зависимости от того, как воспроизводится звук при использовании специального API;

  • имеется поддержка воспроизведения через две колонки (для старых систем), если многоколонная конфигурация недоступна.


MultiDrive Эта технология разработана компанией Sensaura. Производители звуковых чипов лицензируют разработки Sensaura и воплощают их в жизнь.

В чипе Canyon3D от ESS реализована поддержка современных технологий Sensaura, которые должны обеспечить слушателем 3D звук на современном уровне, т.е. позиционируемый в пространстве и с воспроизведением через четыре и более колонок.

За воспроизведение через четыре и более колонок отвечает технология MultiDrive, которая реализует HRTF и алгоритмы Cross-talk cancellation. Многообещающе выглядят технологии ZoomFX и MacroFX. Кроме того, Sensaura поддерживает воспроизведение реверберации через EAX от Creative, равно как и через I3DL2, а также эмулирует поддержку A3D 1.х через DS3D.

Суть метода, который разработан Sensaura и называется MultiDrive, заключается в использовании HRTF функций на передней и на тыловой паре колонок (и даже больше) с применением алгоритмов CC. На самом деле Sensaura называет свои алгоритмы СС несколько иначе, а именно Transaural Cross-talk cancellation (TCC), заявляя, что они обеспечивают лучшие низкочастотные характеристики звука. Инженеры Sensaura взялись за решение проблемы восприятия звучания от источников звука, которые перемещаются по бокам от слушателя и по оси фронт/тыл.

Sensaura для вычисления HRTF функций использует так называемое "цифровое ухо" (Digital Ear) и в их библиотеке уже хранится более 1100 функций. Использование специального цифрового уха должно обеспечивать более точное кодирование звука. Подчеркнем, что Sensaura создает технологии, а использует интерфейс DS3D от Microsoft.

Фронтальные и тыловые звуковые поля специальным образом смещены с целью взаимного дополнения друг друга и за счет применения специальных алгоритмов улучшает ощущения фронтального/тылового расположения источников звука. В каждом звуковом поле применяются собственный алгоритм cross-talk cancellation (CC), поэтому вокруг слушателя обеспечивается плавное воспроизведение звука от динамично перемещающихся источников и эффективное расположение тыловых виртуальных источников звука.

Так как воспроизводимые звуковые поля основаны на применении HRTF функций, каждое из создаваемых sweet spot (мест, с наилучшим восприятием звучания) способствует хорошему восприятию звучания от источников по сторонам от слушателя, а также от движущихся источников по оси фронт/тыл. Благодаря большому углу перекрытия, результирующее место с наилучшим восприятием звука (sweet spot) покрывает область с гораздо большей площадью, чем конкурирующие четырехколонные системы воспроизведения. В результате качество воспроизводимого 3D звука должно существенно повыситься.

Стоит упомянуть и другие инновации Sensaura, а именно технологии ZoomFX и MacroFX, которые призваны улучшить восприятие трехмерного звука.


MacroFX Как упоминалось выше, большинство измерений HRTF производятся в так называемом дальнем поле (far field), что существенным образом упрощает вычисления. Но при этом, если источники звука располагаются на расстоянии до 1 метра от слушателя, т.е. в ближнем поле (near field), тогда функции HRTF плохо справляются со своей работой.

Именно для воспроизведения звука от источников в ближнем поле с помощью HRTF функций и создана технология MacroFX. Идея в том, что алгоритмы MacroFX обеспечивают воспроизведение звуковых эффектов в near-field, в результате можно создать ощущение, что источник звука расположен очень близко к слушателю так, будто источник звука перемещается от колонок вплотную к голове слушателя, вплоть до шепота внутри уха слушателя.

Достигается такой эффект за счет очень точного моделирования распространения звуковой энергии в трехмерном пространстве вокруг головы слушателя из всех позиций в пространстве и преобразование этих данных с помощью высокоэффективного алгоритма. Особое внимание при моделировании уделяется управлению уровнями громкости и модифицированной системе расчета задержек по времени при восприятии ушами человека звуковых волн от одного источника звука (ITD, Interaural Time Delay). Для примера, если источник звука находится примерно посередине между ушами слушателя, то разница по времени при достижении звуковой волны обоих ушей будет минимальна, а вот если источник звука сильно смещен вправо, эта разница будет существенной. Только MacroFX принимает такую разницу во внимание при расчете акустической модели. MacroFX предусматривает 6 зон, где зона 0 (это дистанция удаления) и зона 1 (режим удаления) будут работать точно так же, как работает дистанционная модель DS3D. Другие 4 зоны это и есть near field (ближнее поле), покрывающие левое ухо, правое ухо и пространство внутри головы слушателя.

Этот алгоритм интегрирован в движок Sensaura и управляется DirectSound3D, т.е. является прозрачным для разработчиков приложений, которые теперь могут создавать массу новых эффектов. Например, в авиа- симуляторах можно создать эффект, когда пользователь в роли пилота будет слышать переговоры авиадиспетчеров так, как если бы он слышал эти переговоры в наушниках. В играх с боевыми действиями может потребоваться воспроизвести звук пролетающих пуль и ракет очень близко от головы слушателя. Такие эффекты, как писк комара рядом с ухом теперь вполне реальны и доступны.

Поддержка MacroFX будет включена в драйверы для карт, которые поддерживают технологию Sensaura.


ZoomFX Современные системы воспроизведения позиционируемого 3D звука используют HRTF функции для создания виртуальных источников звука, но эти синтезированные виртуальные источники звука являются точечными.

В реальной жизни звук зачастую исходит от больших по размеру источников или от композитных источников, которые могут состоять из нескольких индивидуальных генераторов звука. Большие по размерам и композитные источники звука позволяют использовать более реалистичные звуковые эффекты по сравнению с возможностями точечных источников звука. Так, точечный источник звука хорошо применим при моделировании звука от большого объекта удаленного на большое расстояние (например, движущийся поезд). Но в реальной жизни, как только поезд приближается к слушателю, он перестает быть точечным источником звука. Однако в модели DS3D поезд все равно представляется, как точечный источник звука, а значит, страдает реализм воспроизводимого звука (т.е. мы слышим звук скорее от маленького поезда, нежели от огромного состава громыхающего рядом). Технология ZoomFX решает эту проблему, а также вносит представление о большом объекте, например поезде как собрание нескольких источников звука (композитный источник, состоящий из шума колес, шума двигателя, шума сцепок вагонов и т.д.).

Для технологии ZoomFX будет создано расширение для DirectSound3D, подобно EAX, с помощью которого разработчики игр смогут воспроизводить новые звуковые эффекты и использовать такой параметр источника звука, как размер. Пока эта технология находится на стадии завершения.

Главный недостаток - необходимость расположения тыловых колонок в строго определенном месте, а точнее, параллельно фронтальным колонкам. В результате возникает ограничение, которое может не устроить многих пользователей. Не секрет, что место для фронтальных колонок давно зарезервировано около монитора. Место для сабвуфера можно выбрать любым, обычно это где-то в углу и на полу. А вот тыловые колонки пользователи располагают там, где считают удобным для себя. Не каждый захочет расположить их строго за спиной и далеко не у всех есть свободное место для такого расположения.


Режим MP3 Перед кодированием исходный сигнал разбивается на участки, называемые фреймами, каждый из которых кодируется отдельно и помещается к конечном файле независимо от других. Последовательность воспроизведения определяется порядком расположения фреймов. Каждый фрейм может кодироваться с разными параметрами. Информация о них содержится в заголовке фрейма.

Кодирование начинается с того, что исходный сигнал с помощью фильтров разделяется на несколько, представляющих отдельные частотные диапазоны, сумма которых эквивалентна исходному сигналу.

Для каждого диапазона определяется величина маскирующего эффекта, создаваемого сигналом соседних диапазонов и сигналом предыдущего фрейма. Если она превышает мощность сигнала интересующего диапазона или мощность сигнала в нем оказывается ниже определенного опытным путем порога слышимости, то для данного фрейма данный диапазон сигнала не кодируется.

Для оставшихся данных для каждого диапазона определяется, сколькими битами на сэмпл можно пожертвовать, чтобы потери от дополнительного квантования были ниже величины маскирующего эффекта. При этом учитывается, что потеря одного бита ведет к внесению шума квантования величиной порядка 6 dB.

После завершения работы психоакустической модели формируется итоговый поток, который дополнительно кодируется по Хаффману, на этом кодирование завершается.

На практике схема несколько сложнее. Например, необходимо согласовываться с требованиями битрейта. В зависимости от кодера это приводит при повышении битрейта к разного рода релаксациям при отборе сохраняемой части исходного сигнала, а при понижении - наоборот, к ужесточению критериев.

В рамках MP3 кодирование стереосигнала допустимо четырьмя различными методами:

  • ^ Dual Channel - Каждый канал получает ровно половину потока и кодируется отдельно как моно сигнал. Рекомендуется главным образом в случаях, когда разные каналы содержат принципиально разный сигнал, например, текст на разных языках. Выставляется в некоторых кодерах по требованию.

  • Stereo - Каждый канал кодируется отдельно, но кодер может принять решение отдать одному каналу больше места, чем другому. Это может быть полезно в том случае, когда после отброса части сигнала, лежащей ниже порога слышимости или полностью маскируемой, оказалось, что код не полностью заполняет выделенный для данного канала объем, и кодер имеет возможность использовать это место для кодирования другого канала. В документации к mp3enc замечено, что этим, например, избегается кодирование "тишины" в одном канале, когда в другом есть сигнал. Данный режим выставлен по умолчанию в большинстве ISO-based кодеров, а также используется продукцией FhG IIS на битрейтах выше 192kbs. Применим и на более низких битрейтах порядка 128kbs-160kbs.

  • ^ Joint Stereo (MS Stereo) - Стереосигнал раскладывается на средний между каналами и разностный. При этом второй кодируется с меньшим битрейтом. Это позволяет несколько увеличить качество кодирования в обычной ситуации, когда каналы по фазе совпадают. Но приводит и к резкому его ухудшению, если кодируются сигналы, по фазе не совпадающие. В частности, фазовый сдвиг практически всегда присутствует в записях, оцифрованных с аудиокассет, но встречается и на CD, особенно если CD сам был записан в свое время с аудиоленты.

  • ^ Joint Stereo (MS/IS Stereo) - Вводит еще один метод упрощения стереосигнала, повышающий качество кодирования на особо низких битрейтах. Состоит в том, что для некоторых частотных диапазонов оставляется уже даже не разностный сигнал, а только отношение мощностей сигнала в разных каналах. Понятно, для кодирования этой информации употребляется еще меньший битрейт.

В отличие от всех предыдущих этот метод приводит к потере фазовой информации, но выгоды от экономии места в пользу среднего сигнала оказываются выше, если речь идет о очень низких битрейтах.

Этот режим по умолчанию используется продукцией FhG IIS для высоких частот на битрейтах от 96kbs и ниже (другими качественными кодерами этот режим практически не используется).

Но, как уже упоминалось, при применении данного режима происходит потеря фазовой информации, также теряется любой противофазный сигнал.
^

Особенности эксплуатации звуковых и видеокарт


Слоты расширения различных карт расположены в одном ряду, друг возле друга, остальные слоты, расположенные на материнской плате, не являются слотами расширения.

Когда подключается карта расширения, ее серебряная сторона находится напротив задней стенки корпуса компьютера, и, таким образом, к ней можно подключать кабели от внешних устройств. Так, например, ПК, выпущенные после 1998 года, обычно имеют большой слот для подключения центрального процессора. Кроме того, чипы памяти поставляются на специальных маленьких картах и вставляются в предназначенный для них ряд маленьких слотов, однако они заметно отличаются по форме от слотов расширения и расположены на другой стороне материнской платы. Обычно совокупность рядом расположенных слотов различного назначения называют шиной расширения (expansion bus).

Особенности эксплуатации:

  • нельзя устанавливать старые карты 2х на материнские платы Pentium 4, поскольку они работают с разным напряжением, в результате чего могут выйти из строя как сама карта, так и материнская плата. На Pentium 4 можно устанавливать только карты 4х (APG 2.0) или более новые (APG 3.0);

  • все слоты могут работать только с картами соответствующего им типа. Карта ISA, например, не может быть подключена к слоту PCI, равно как и карта AGP, и наоборот;

  • карты чувствительны к статическому электричеству, поэтому перед работой с картами необходимо прикоснуться к корпусу компьютера, чтобы заземлиться;

  • обращаться с картами нужно осторожно. Категорически запрещается изгибать карты, иначе они могут выйти из строя;

  • держать карту рекомендуется только за края, т.к. контакт пальцев с поверхностью карты может повредить электрические цепи. Кроме того, маленькие серебристые точки на одной из сторон карты являются достаточно острыми металлическими штырьками, которые могут поранить руки.

Алгоритм установки новой карты:

  • Выключить компьютер, обесточить его и снять кожух.

  • П
    одобрать для карты подходящий слот. Приведенный рисунок позволяет пользователю разобраться, какие из слотов являются слотами расширения и к какому из них следует подключать имеющуюся карту. Лучше не путать слоты расширения, в которые устанавливаются карты, со слотами памяти, куда устанавливаются модули SIMM, и со слотом центрального процессора.

Если в компьютере достаточно места, то карты лучше располагать как можно дальше друг от друга. Это способствует улучшению вентиляции.

  • Снять крышку слота (если она есть). В современных компьютерах неиспользуемые слоты закрываются специальными крышечками (скобами) для предохранения от попадания пыли. Для этого необходимо маленькой отверткой отвернуть винт, удерживающий эту крышку. Сохранить винт и маленькую скобу, т.к. они еще понадобятся для закрепления карты.

  1. Установить карту в слот:

1 Взять карту за края и вставить в требуемый слот. Край с металлической скобой должен быть направлен к задней стенке корпуса. Эта скоба заменит собой крышку слота, которая была снята при выполнении предыдущего пункта.

2 Поместить выступы и вырезы карты в точности над вырезами слота.

3 Аккуратно вдавить карту в слот. Возможно, придется ее слегка подвигать взад-вперед, пока она не сядет в слот, однако ни в коем случае не применять силу.

4 Проверить, чтобы карты не соприкасались между собой, поскольку вследствие электрических проблем не сможет работать ни карта, ни компьютер в целом.

5 Если на карте AGP (видеокартах) имеется небольшой фиксатор, расположенный рядом с выступом на конце карты, следует его передвинуть, чтобы зафиксировать положение карты в слоте.

  1. Закрепите карту винтом. Кроме функции крепежа, этот винт обеспечивает заземление карты на корпус компьютера.

  2. Включить компьютер и посмотреть, распознают ли плату средства самонастройки (Plug and Play), встроенные в Windows . Windows обычно распознает установленные платы и правильно настраивает их для работы. При необходимости запустить на выполнение инсталляционную программу.

  3. Если карта не работает, можно выполнить следующие действия:

1 Убедиться, что карта плотно села в слот и привинчена достаточно крепко.

2 Еще раз проверить по руководству правильность установки всех переключателей и перемычек, которые по-прежнему используются в некоторых картах. Звуковые карты зачастую должны быть подключены к дисководам CD или DVD, иначе нельзя прослушивать треки, записанные на дисках.

3 Установить новый драйвер карты. В девяти случаях из десяти проблема может быть связана с используемым ПО, которое может конфликтовать с другими программами или некорректно обращаться к аппаратному обеспечению.

4 Иногда новые компьютеры могут отказываться от работы со старыми картами, например, из-за невозможности использования порта USB.

5 Еще раз выполнить инсталляционную программу и перезагрузить компьютер.

  1. Если карта начнет работать корректно, аккуратно закрыть корпус.

Если перестала работать одна из старых карт, то:

  • Выключить компьютер, обесточить его, открыть корпус и вынуть карту.

  • Обычным ластиком аккуратно потереть контакты на выступе, устанавливаемом в слот. Это удалит с контактов весь налет и окислы.

  • Пошевелить немного карту в слоте. Бывает, что со временем карта выдвигается из слота и контакт ослабевает.

Если карта не хочет входить в слот, то, скорее всего, это не ее слот. В отличие от остальных компьютерных органов карты расширения на протяжении многих лет оставались практически неизменными. В большинстве случаев пользователю нужно заботиться только об одной характеристике - размере карты. Речь не идет о выступах карты, они спроектированы таким образом, что могут подходить только к своему слоту.

При замене карт необходимо учитывать в основном только их физические размеры, Одни карты маленькие и широкие, другие вытянутые и длиннее остальных на несколько сантиметров. Некоторые карты имеют собственные охлаждающие вентиляторы и прочие дополнительные детали, что делает их слишком широкими. Если карта слишком длинная или толстая, она может упираться в другие карты или другие компоненты внутри корпуса компьютера.

В таких случаях можно попробовать переставлять карты в другие слоты, пока не найдется такая конфигурация, при которой каждой карте найдется свое место. Если все же карты никак не хотят работать вместе, то следует вынуть ту, которая мешает больше всего, и заменить ее аналогичной стандарта USB.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Схожі:

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебник для студентов высших учебных заведений
Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconФилософия
К19 Философия: Учебное пособие для студентов высших и средних специальных учебных заведений.— М.: Логос, 2001.— 272 с.: ил. Isbn...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие для студентов и врачей-интернов высших медицинских учебных заведений III-IV уровня аккредитации
Данное учебное пособие составлено на основании материалов Американской Межведомственной Комиссии по раку (American Joint Committee...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconД. Н. Калюжный автоматизированные методы и средства определения мест повреждения линий электропередачи
Рекомендовано Министерством образования и науки Украины как учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей высших...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconЕнергетике рекомендовано Министерством образования и науки Украины как учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей высших учебных заведений Харьков 2003
Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих курсы: "Применение ЭВМ в электроэнергетике"; "Электрические системы и сети";...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconДружинин В. Н. Экспериментальная психология: Учебное пособие
Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие для высших учебных заведений (Издание 6-е, переработанное и дополненное). Ростов н/Д: "Феникс", 2003. 576 с. (Серия "Высшая школа")
Философия: Учебное пособие для высших учебных заведений (Издание 6-е, переработанное и дополненное). Ростов н/Д: "Феникс", 2003....
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие для студентов высших медицинских учебных заведений
Национальный медицинский университет им. О. О. Богомольца Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconЛітература І основна
Барков В. Ф., Яскевич Я. С., Павлюкович В. И. Логика: Учебное пособие для высших учебных заведений. Минск: Тетра Системе, 1996
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие рекомендовано Министерством образования и науки Украины в качестве учебного пособия для студентов экологических специальностей высших учебных заведений
«Мы вовсе не получили Землю в наследство от наших предков мы всего лишь взяли её в долг у наших детей»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи