Системы компьютерного звука назначение и функции. Звуковая система ПК в компании ООО «ТелКом

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство просвещения ПМР

ГОУ «Тираспольский Техникум Информатики и Права»

Дипломная работа

Тема: Исследование звуковой системы ПК с помощью диодной пластины

г. Тирасполь

Введение

Глава 1. Теоретическая часть. Исследование звуковой системы ПК с помощью диодной пластины

1.1 Аналитический обзор по теме

1.2 Практическая часть

1.2.1 Структурная схема приемо-передающего устройства для беспроводной передачи сигнала

1.2.2 Выбор элементной базы для построения устройства для исследования звуковой системы ПК

1.2.3 Принцип работы устройства для исследования звуковой системы ПК

1.2.4 Применение устройства

Глава 2. Охрана труда. Меры безопасности при техническом обслуживании средств вычислительной техники

2.1 Производственная санитария и гигиена труда

2.2 Требования к организации и оборудованию рабочего места техника

2.3 Требования пожарной безопасности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Традиционным способом передача звука от звуковой карты ПК на усилитель колонок осуществляется с помощью кабелей. В дипломном проекте рассмотрена беспроводная передача звука по лазерному лучу на расстояние до нескольких метров.

Данная работа является актуальной, так как звуковая система существенно расширяет возможности ПК как технического средства информатизации. Звуковая система ПК конструктивно представляет собой звуковые карты, либо устанавливаемые в слот материнской платы, либо интегрированные на материнскую плату или карту расширения другой подсистемы ПК.

Целью данной дипломной работы является исследование схемотехнических решений устройств для исследований работы звуковой системы ПК, разработка структурной и принципиальной схемы, изготовление макета.

Для реализации поставленных целей нужно решить следующие задачи:

рассмотреть литературных данных по теме диплома, провести исследования по данной тематике (разработать схемы, спроектировать устройство, проанализировать рабочие характеристики устройства), привести инженерные расчеты данного разрабатываемого устройства.

Целью охраны труда является научный анализ условий труда, технологических процессов, аппаратуры и оборудования с точки зрения возможности возникновения появления опасных факторов, выделение вредных производственных веществ. На основе такого анализа определяются опасные участки производства, возможные аварийные ситуации и разрабатываются мероприятия по их устранению или ограничение последствий.

Изучение и решение проблем, связанных с обеспечением здоровых и безопасных условий, в которых протекает труд человека - одна из наиболее важных задач в разработке новых технологий и систем производства.

Изучение и выявление возможных причин производственных несчастных случаев, профессиональных заболеваний, аварий, взрывов, пожаров, и разработка мероприятий и требований, направленных на устранение этих причин позволяют создать безопасные и благоприятные условия для труда человека. Комфортные и безопасные условия труда - один из основных факторов, влияющих на производительность и безопасность труда, здоровье человека.

Глава 1. Теоретическая часть. Исследование звуковой системы ПК с помощью диодной пластины

1.1 Аналитический обзор по теме

Звуковая система ПК в виде звуковой карты появилась в 1989 г., существенно расширив возможности ПК как технического средства информатизации.

Звуковая система ПК - комплекс программно-аппаратных средств, выполняющих следующие функции:

запись звуковых сигналов, поступающих от внешних источников, например, микрофона или магнитофона, путем преобразования входных аналоговых звуковых сигналов в цифровые и последующего сохранения на жестком диске;

воспроизведение записанных звуковых данных с помощью внешней акустической системы или головных телефонов (наушников);

воспроизведение звуковых компакт-дисков;

микширование (смешивание) при записи или воспроизведении сигналов от нескольких источников;

одновременная запись и воспроизведение звуковых сигналов (режим Full Duplex);

обработка звуковых сигналов: редактирование, объединение или разделение фрагментов сигнала, фильтрация, изменение его уровня;

обработка звукового сигнала в соответствии с алгоритмами объемного (трехмерного - 3D-Sound) звучания;

генерирование с помощью синтезатора звучания музыкальных инструментов, а также человеческой речи и других звуков;

управление работой внешних электронных музыкальных инструментов через специальный интерфейс MIDI.

Звуковая система ПК конструктивно представляет собой звуковые карты, либо устанавливаемые в слот материнской платы, либо интегрированные на материнскую плату или карту расширения другой подсистемы ПК, а также устройства записи и воспроизведения аудиоинформации (акустическую систему). Отдельные функциональные модули звуковой системы могут выполняться в виде дочерних плат, устанавливаемых в соответствующие разъемы звуковой карты.

Классическая звуковая система, как показано на рис. 1, содержит:

модуль записи и воспроизведения звука;

модуль синтезатора;

модуль интерфейсов;

модуль микшера;

акустическую систему.

Рис. 1 - Структура звуковой системы ПК

Первые четыре модуля, как правило, устанавливаются на звуковой карте. Причем существуют звуковые карты без модуля синтезатора или модуля записи/воспроизведения цифрового звука. Каждый из модулей может быть выполнен либо в виде отдельной микросхемы, либо входить в состав многофункциональной микросхемы. Таким образом, Chipset звуковой системы может содержать как несколько, так и одну микросхему.

Конструктивные исполнения звуковой системы ПК претерпевают существенные изменения; встречаются материнские платы с установленным на них Chipset для обработки звука.

Однако назначение и функции модулей современной звуковой системы (независимо от ее конструктивного исполнения) не меняются. При рассмотрении функциональных модулей звуковой карты принято пользоваться терминами «звуковая система ПК» или «звуковая карта».

МОДУЛЬ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Модуль записи и воспроизведения звуковой системы осуществляет аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразования в режиме программной передачи звуковых данных или передачи их по каналам DMA (Direct Memory Access - канал прямого доступа к памяти).

Звук, как известно, представляет собой продольные волны, свободно распространяющиеся в воздухе или иной среде, поэтому звуковой сигнал непрерывно изменяется во времени и в пространстве.

Запись звука - это сохранение информации о колебаниях звукового давления в момент записи. В настоящее время для записи и передачи информации о звуке используются аналоговые и цифровые сигналы. Другими словами, звуковой сигнал может быть представлен в аналоговой или цифровой форме.

Если при записи звука пользуются микрофоном, который преобразует непрерывный во времени звуковой сигнал в непрерывный во времени электрический сигнал, получают звуковой сигнал в аналоговой форме. Поскольку амплитуда звуковой волны определяет громкость звука, а ее частота - высоту звукового тона, постольку для сохранения достоверной информации о звуке напряжение электрического сигнала должно быть пропорционально звуковому давлению, а его частота должна соответствовать частоте колебаний звукового давления.

На вход звуковой карты ПК в большинстве случаев звуковой сигнал подается в аналоговой форме. В связи с тем, что ПК оперирует только цифровыми сигналами, аналоговый сигнал должен быть преобразован в цифровой. Вместе с тем акустическая система, установленная на выходе звуковой карты ПК, воспринимает только аналоговые электрические сигналы, поэтому после обработки сигнала с помощью ПК необходимо обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый.

Аналого-цифровое преобразование представляет собой преобразование аналогового сигнала в цифровой и состоит из следующих основных этапов: дискретизации, квантования и кодирования. Схема аналого-цифрового преобразования звукового сигнала представлена на рис. 2.

Рис. 2 - Схема аналого-цифрового преобразования звукового сигнала

Предварительно аналоговый звуковой сигнал поступает на аналоговый фильтр, который ограничивает полосу частот сигнала.

Дискретизация сигнала заключается в выборке отсчетов аналогового сигнала с заданной периодичностью и определяется частотой дискретизации. Причем частота дискретизации должна быть не менее удвоенной частоты наивысшей гармоники (частотной составляющей) исходного звукового сигнала. Поскольку человек способен слышать звуки в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, максимальная частота дискретизации исходного звукового сигнала должна составлять не менее 40 кГц, т. е. отсчеты требуется проводить 40 000 раз в секунду. В связи с этим в большинстве современных звуковых систем ПК максимальная частота дискретизации звукового сигнала составляет 44,1 или 48 кГц.

Рис. 3 - Дискретизация по времени и квантование по уровню аналогового сигнала

Квантование по амплитуде представляет собой измерение мгновенных значений амплитуды дискретного по времени сигнала и преобразование его в дискретный по времени и амплитуде. На рис. 3 показан процесс квантования по уровню аналогового сигнала, причем мгновенные значения амплитуды кодируются 3-разрядными числами.

Кодирование заключается в преобразовании в цифровой код квантованного сигнала. При этом точность измерения при квантовании зависит от количества разрядов кодового слова. Если значения амплитуды записать с помощью двоичных чисел и задать длину кодового слова N разрядов, число возможных значений кодовых слов будет равно 2N. Столько же может быть и уровней квантования амплитуды отсчета. Например, если значение амплитуды отсчета представляется 16-разрядным кодовым словом, максимальное число градаций амплитуды (уровней квантования) составит 216= 65 536. Для 8-разрядного представления соответственно получим 28 = 256 градаций амплитуды.

Аналого-цифровое преобразование осуществляется специальным электронным устройством - аналого-цифровым преобразователем (АЦП), в котором дискретные отсчеты сигнала преобразуются в последовательность чисел. Полученный поток цифровых данных, т.е. сигнал, включает как полезные, так и нежелательные высокочастотные помехи, для фильтрации которых полученные цифровые данные пропускаются через цифровой фильтр.

Цифроаналоговое преобразование в общем случае происходит в два этапа, как показано на рис. 4. На первом этапе из потока цифровых данных с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) выделяют отсчеты сигнала, следующие с частотой дискретизации. На втором этапе из дискретных отсчетов путем сглаживания (интерполяции) формируется непрерывный аналоговый сигнал с помощью фильтра низкой частоты, который подавляет периодические составляющие спектра дискретного сигнала.

Рис. 4 - Схема цифроаналогового преобразования

Для записи и хранения звукового сигнала в цифровой форме требуется большой объем дискового пространства. Например, стереофонический звуковой сигнал длительностью 60 с, оцифрованный с частотой дискретизации 44,1 кГц при 16-разрядном квантовании для хранения требует на винчестере около 10 Мбайт.

Для уменьшения объема цифровых данных, необходимых для представления звукового сигнала с заданным качеством, используют компрессию (сжатие), заключающуюся в уменьшении количества отсчетов и уровней квантования или числа бит, приходящихся на один отсчет.

Подобные методы кодирования звуковых данных с использованием специальных кодирующих устройств позволяют сократить объем потока информации почти до 20 % первоначального. Выбор метода кодирования при записи аудиоинформации зависит от набора программ сжатия- кодеков (кодирование-декодирование), поставляемых вместе с программным обеспечением звуковой карты или входящих в состав операционной системы.

Выполняя функции аналого-цифрового и цифроаналогового преобразований сигнала, модуль записи и воспроизведения цифрового звука содержит АЦП, ЦАП и блок управления, которые обычно интегрированы в одну микросхему, также называемую кодеком. Основными характеристиками этого модуля являются: частота дискретизации; тип и разрядность АЦП и ЦАП; способ кодирования аудиоданных; возможность работы в режиме Full Duplex.

Частота дискретизации определяет максимальную частоту записываемого или воспроизводимого сигнала. Для записи и воспроизведения человеческой речи достаточно 6 - 8 кГц; музыки с невысоким качеством - 20 - 25 кГц; для обеспечения высококачественного звучания (аудиокомпакт-диска) частота дискретизации должна быть не менее 44 кГц. Практически все звуковые карты поддерживают запись и воспроизведение стереофонического звукового сигнала с частотой дискретизации 44,1 или 48 кГц.

Разрядность АЦП и ЦАП определяет разрядность представления цифрового сигнала (8, 16 или 18 бит). Подавляющее большинство звуковых карт оснащено 16-разрядными АЦП и ЦАП. Такие звуковые карты теоретически можно отнести к классу Hi-Fi, которые должны обеспечивать студийное качество звучания. Некоторые звуковые карты оснащаются 20- и даже 24-разрядными АЦП и ЦАП, что существенно повышает качество записи/воспроизведения звука.

Full Duplex (полный дуплекс) - режим передачи данных по каналу, в соответствии с которым звуковая система может одновременно принимать (записывать) и передавать (воспроизводить) аудиоданные. Однако не все звуковые карты поддерживают этот режим в полном объеме, поскольку не обеспечивают высокое качество звука при интенсивном обмене данными. Такие карты можно использовать для работы с голосовыми данными в Internet, например, при проведении телеконференций, когда высокое качество звука не требуется.

МОДУЛЬ СИНТЕЗАТОРА

Электромузыкальный цифровой синтезатор звуковой системы позволяет генерировать практически любые звуки, в том числе и звучание реальных музыкальных инструментов. Принцип действия синтезатора иллюстрирует рис. 5.

Рис. 5 - Принцип действия современного синтезатора: а - фазы звукового сигнала; б - схема синтезатора

Синтезирование представляет собой процесс воссоздания структуры музыкального тона (ноты). Звуковой сигнал любого музыкального инструмента имеет несколько временных фаз. На рис. 5а показаны фазы звукового сигнала, возникающего при нажатии клавиши рояля. Для каждого музыкального инструмента вид сигнала будет своеобразным, но в нем можно выделить три фазы: атаку, поддержку и затухание. Совокупность этих фаз называется амплитудной огибающей, форма которой зависит от типа музыкального инструмента. Длительность атаки для разных музыкальных инструментов изменяется от единиц до нескольких десятков или даже до сотен миллисекунд. В фазе, называемой поддержкой, амплитуда сигнала почти не изменяется, а высота музыкального тона формируется во время поддержки. Последней фазе, затуханию, соответствует участок достаточно быстрого уменьшения амплитуды сигнала.

В современных синтезаторах звук создается следующим образом. Цифровое устройство, использующее один из методов синтеза, генерирует так называемый сигнал возбуждения с заданной высотой звука (ноту), который должен иметь спектральные характеристики, максимально близкие к характеристикам имитируемого музыкального инструмента в фазе поддержки, как показано на рис. 5 б. Далее сигнал возбуждения подается на фильтр, имитирующий амплитудно-частотную характеристику реального музыкального инструмента. На другой вход фильтра подается сигнал амплитудной огибающей того же инструмента. Далее совокупность сигналов обрабатывается с целью получения специальных звуковых эффектов, например, эха (реверберация), хорового исполнения (хо-рус). Далее производятся цифроаналоговое преобразование и фильтрация сигнала с помощью фильтра низких частот (ФНЧ). Основные характеристики модуля синтезатора:

метод синтеза звука;

объем памяти;

возможность аппаратной обработки сигнала для создания зву ковых эффектов;

полифония - максимальное число одновременно воспроизводимых элементов звуков.

Метод синтеза звука, использующийся в звуковой системе ПК, определяет не только качество звука, но и состав системы. На практике на звуковых картах устанавливаются синтезаторы, генерирующие звук с использованием следующих методов.

Метод синтеза на основе частотной модуляции (Frequency Modulation Synthesis - FM-синтез) предполагает использование для генерации голоса музыкального инструмента как минимум двух генераторов сигналов сложной формы. Генератор несущей частоты формирует сигнал основного тона, частотно-модулированный сигналом дополнительных гармоник, обертонов, определяющих тембр звучания конкретного инструмента. Генератор огибающей управляет амплитудой результирующего сигнала. FM-генератор обеспечивает приемлемое качество звука, отличается невысокой стоимостью, но не реализует звуковые эффекты. В связи с этим звуковые карты, использующие этот метод, не рекомендуются в соответствии со стандартом РС99.

Синтез звука на основе таблицы волн (Wave Table Synthesis - WT-синтез) производится путем использования предварительно оцифрованных образцов звучания реальных музыкальных инструментов и других звуков, хранящихся в специальной ROM, выполненной в виде микросхемы памяти или интегрированной в микросхему памяти WT-генератора. WT-синтезатор обеспечивает генерацию звука с высоким качеством. Этот метод синтеза реализован в современных звуковых картах.

Объем памяти на звуковых картах с WT-синтезатором может увеличиваться за счет установки дополнительных элементов памяти (ROM) для хранения банков с инструментами.

Звуковые эффекты формируются с помощью специального эффект-процессора, который может быть либо самостоятельным элементом (микросхемой), либо интегрироваться в состав WT-синтезатора. Для подавляющего большинства карт с WT-син-тезом эффекты реверберации и хоруса стали стандартными.

Синтез звука на основе физического моделирования предусматривает использование математических моделей звукообразования реальных музыкальных инструментов для генерации в цифровом виде и для дальнейшего преобразования в звуковой сигнал с помощью ЦАП. Звуковые карты, использующие метод физического моделирования, пока не получили широкого распространения, поскольку для их работы требуется мощный ПК.

МОДУЛЬ ИНТЕРФЕЙСОВ

Модуль интерфейсов обеспечивает обмен данными между звуковой системой и другими внешними и внутренними устройствами.

Интерфейс ISA в 1998 г. был вытеснен в звуковых картах интерфейсом PCI.

Интерфейс PCI обеспечивает широкую полосу пропускания (например, версия 2.1 - более 260 Мбит/с), что позволяет передавать потоки звуковых данных параллельно. Использование шины PCI позволяет повысить качество звука, обеспечив отношение сигнал/шум свыше 90 дБ. Кроме того, шина PCI обеспечивает возможность кооперативной обработки звуковых данных, когда задачи обработки и передачи данных распределяются между звуковой системой и CPU.

MIDI (Musical Instrument Digital Interface - цифровой интерфейс музыкальных инструментов) регламентируется специальным стандартом, содержащим спецификации на аппаратный интерфейс: типы каналов, кабели, порты, при помощи которых MIDI-устройства подключаются один к другому, а также описание порядка обмена данными - протокола обмена информацией между MIDI-устройствами. В частности, с помощью MIDI-команд можно управлять светотехнической аппаратурой, видеооборудованием в процессе выступления музыкальной группы на сцене. Устройства с MIDI-интерфейсом соединяются последовательно, образуя своеобразную MIDI-сеть, которая включает контроллер - управляющее устройство, в качестве которого может быть использован как ПК, так и музыкальный клавишный синтезатор, а также ведомые устройства (приемники), передающие информацию в контроллер по его запросу. Суммарная длина MIDI-цепочки не ограничена, но максимальная длина кабеля между двумя MIDI-устройствами не должна превышать 15 метров.

Подключение ПК в MIDI-сеть осуществляется с помощью специального MIDI-адаптера, который имеет три MIDI-порта: ввода, вывода и сквозной передачи данных, а также два разъема для подключения джойстиков.

В состав звуковой карты входит интерфейс для подключения приводов CD-ROM.

МОДУЛЬ МИКШЕРА

Модуль микшера звуковой карты выполняет:

коммутацию (подключение/отключение) источников и приемников звуковых сигналов, а также регулирование их уровня;

микширование (смешивание) нескольких звуковых сигналов и регулирование уровня результирующего сигнала.

К числу основных характеристик модуля микшера относятся:

число микшируемых сигналов на канале воспроизведения;

регулирование уровня сигнала в каждом микшируемом канале;

регулирование уровня суммарного сигнала;

выходная мощность усилителя;

наличие разъемов для подключения внешних и внутренних
приемников/источников звуковых сигналов.

Источники и приемники звукового сигнала соединяются с модулем микшера через внешние или внутренние разъемы. Внешние разъемы звуковой системы обычно находятся на задней панели корпуса системного блока: Joystick/MIDI - для подключения джойстика или MIDI-адаптера; Mic In - для подключения микрофона; Line In - линейный вход для подключения любых источников звуковых сигналов; Line Out - линейный выход для подключения любых приемников звуковых сигналов; Speaker - для подключения головных телефонов (наушников) или пассивной акустической системы.

Программное управление микшером осуществляется либо средствами Windows, либо с помощью программы-микшера, поставляемой в комплекте с программным обеспечением звуковой карты.

Совместимость звуковой системы с одним из стандартов звуковых карт означает, что звуковая система будет обеспечивать качественное воспроизведение звуковых сигналов. Проблемы совместимости особенно важны для DOS-приложений. Каждое из них содержит перечень звуковых карт, на работу с которыми DOS-приложение ориентировано.

Стандарт Sound Blaster поддерживают приложения в виде игр для DOS, в которых звуковое сопровождение запрограммировано с ориентацией на звуковые карты семейства Sound Blaster.

Стандарт Windows Sound System (WSS) фирмы Microsoft включает звуковую карту и пакет программ, ориентированный в основном на бизнес-приложения.

АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Акустическая система (АС) непосредственно преобразует звуковой электрический сигнал в акустические колебания и является последним звеном звуковоспроизводящего тракта.

В состав АС, как правило, входят несколько звуковых колонок, каждая из которых может иметь один или несколько динамиков. Количество колонок в АС зависит от числа компонентов, составляющих звуковой сигнал и образующих отдельные звуковые каналы.

Например, стереофонический сигнал содержит два компонента - сигналы левого и правого стереоканалов, что требует не менее двух колонок в составе стереофонической акустической системы. Звуковой сигнал в формате Dolby Digital содержит информацию для шести звуковых каналов: два фронтальных стереоканала, центральный канал (канал диалогов), два тыловых канала и канал сверхнизких частот. Следовательно, для воспроизведения сигнала Dolby Digital акустическая система должна иметь шесть звуковых колонок.

Как правило, принцип действия и внутреннее устройство звуковых колонок бытового назначения и используемых в технических средствах информатизации в составе акустической системы PC практически не различаются.

В основном АС для ПК состоит из двух звуковых колонок, которые обеспечивают воспроизведение стереофонического сигнала. Обычно каждая колонка в АС для ПК имеет один динамик, однако в дорогих моделях используются два: для высоких и низких частот. При этом современные модели акустических систем позволяют воспроизводить звук практически во всем слышимом частотном диапазоне благодаря применению специальной конструкции корпуса колонок или громкоговорителей.

Для воспроизведения низких и сверхнизких частот с высоким качеством в АС помимо двух колонок используется третий звуковой агрегат - сабвуфер (Subwoofer), устанавливаемый под рабочим столом. Такая трехкомпонентная АС для ПК состоит из двух так называемых сателлитных колонок, воспроизводящих средние и высокие частоты (примерно от 150 Гц до 20 кГц), и сабвуфера, воспроизводящего частоты ниже 150 Гц.

Отличительная особенность АС для ПК - возможность наличия собственного встроенного усилителя мощности. АС со встроенным усилителем называется активной. Пассивная АС усилителя не имеет.

Главное преимущество активной АС состоит в возможности подключения к линейному выходу звуковой карты. Питание активной АС осуществляется либо от батареек (аккумуляторов), либо от электрической сети через специальный адаптер, выполненный в виде отдельного внешнего блока или модуля питания, устанавливаемого в корпус одной из колонок.

Выходная мощность акустических систем для ПК может изменяться в широком диапазоне и зависит от технических характеристик усилителя и динамиков. Если система предназначена для озвучивания компьютерных игр, достаточно мощности 15 - 20 Вт на колонку для помещения средних размеров. При необходимости обеспечения хорошей слышимости во время лекции или презентации в большой аудитории возможно использовать одну АС, имеющую мощность до 30 Вт на канал. С увеличением мощности АС увеличиваются ее габаритные размеры и повышается стоимость.

Современные модели акустических систем имеют гнездо для головных телефонов, при подключении которых воспроизведение звука через колонки автоматически прекращается.

Основные характеристики АС:

полоса воспроизводимых частот,

чувствительность,

коэффициент гармоник,

мощность.

Полоса воспроизводимых частот (FrequencyResponse) - это амплитудно-частотная зависимость звукового давления, или зависимость звукового давления (силы звука) от частоты переменного напряжения, подводимого к катушке динамика. Полоса частот, воспринимаемых ухом человека, находится в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Колонки, как правило, имеют диапазон, ограниченный в области низких частот 40 - 60 Гц. Решить проблему воспроизведения низких частот позволяет использование сабвуфера.

Чувствительность звуковой колонки (Sensitivity) характеризуется звуковым давлением, которое она создает на расстоянии 1 м при подаче на ее вход электрического сигнала мощностью 1 Вт. В соответствии с требованиями стандартов чувствительность определяется как среднее звуковое давление в определенной полосе частот.

Чем выше значение этой характеристики, тем лучше АС передает динамический диапазон музыкальной программы. Разница между самыми «тихими» и самыми «громкими» звуками современных фонограмм 90 - 95 дБ и более. АС с высокой чувствительностью достаточно хорошо воспроизводят как тихие, так и громкие звуки.

Коэффициент гармоник (Total Harmonic Distortion - THD) оценивает нелинейные искажения, связанные с появлением в выходном сигнале новых спектральных составляющих. Коэффициент гармоник нормируется в нескольких диапазонах частот. Например, для высококачественных АС класса Hi-Fi этот коэффициент не должен превышать: 1,5% в диапазоне частот 250 - 1000 Гц; 1,5 % в диапазоне частот 1000 - 2000 Гц и 1,0 % в диапазоне частот 2000 - 6300 Гц. Чем меньше значение коэффициента гармоник, тем качественнее АС.

Электрическая мощность (Power Handling), которую выдерживает АС, является одной из основных характеристик. Однако нет прямой взаимосвязи между мощностью и качеством воспроизведения звука. Максимальное звуковое давление зависит, скорее, от чувствительности, а мощность АС в основном определяет ее надежность.

Часто на упаковке АС для ПК указывают значение пиковой мощности акустической системы, которая не всегда отражает реальную мощность системы, поскольку может превышать номинальную в 10 раз. Вследствие существенного различия физических процессов, происходящих при испытаниях АС, значения электрических мощностей могут отличаться в несколько раз. Для сравнения мощности различных АС необходимо знать, какую именно мощность указывает производитель продукции и какими методами испытаний она определена.

Среди производителей высококачественных и дорогих АС - фирмы Creative, Yamaha, Sony, Aiwa. AC более низкого класса выпускают фирмы Genius, Altec, JAZZ Hipster.

Некоторые модели колонок фирмы Microsoft подключаются не к звуковой карте, а к порту USB. В этом случае звук поступает на колонки в цифровом виде, а его декодирование производит небольшой Chipset, установленный в колонках.

МЕТОДЫ СЖАТИЯ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Простейший способ цифрового представления сигналов называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) или РСМ (Pulse-Code Modulation). Поток данных РСМ представляет собой последовательность мгновенных значений или выборок (samples) в двоичном коде. Если применяемые преобразователи имеют линейную характеристику (мгновенное значение напряжения сигнала пропорционально коду), то данная модуляция называется линейной (Linear PCM). В случае ИКМ кодер и декодер не выполняют преобразования информации, а только занимаются упаковкой/распаковкой бит в байты и слова данных. Интенсивность потока (bit rate) определяется как произведение частоты дискретизации (sample rate) на разрядность и на число каналов. Аудио-CD дает поток 44 100 х16х2= 1411 200 бит/с (стерео).

Для реальных звуковых сигналов кодирование с линейной ИКМ является неэкономичным. Поток данных можно сократить, если использовать несложный алгоритм сжатия, применяемый в системе дельта-ИКМ (ДИКМ), она же DPCM (Differential Pulse-Code Modulation). Упрощенно этот алгоритм выглядит так: в цифровом потоке передаются не сами мгновенные отсчеты, а масштабированная разность реального отсчета и его значения, сконструированного кодеком по ранее сгенерированному им потоку данных. Разность передается с меньшим числом разрядов, чем сами отсчеты. В АДИКМ (адаптивная | ДИКМ, или ADPCM - Adaptive Differential Pulse-Code Modulation) масштаб разности определяется по предыстории - если разность монотонно растет, маcштаб увеличивается, и наоборот.

Конечно, восстановленный сигнал при таком представлении будет больше отличаться от исходного, чем при обычной ИКМ, но можно добиться существенного сокращения потока цифровых данных. ADPCM стала широко применяться при цифровом хранении и передаче аудиоинформации (например, в голосовых модемах). Алгоритм ADPCM с точки зрения процессора PC может быть реализован как программно, так и аппаратно средствами звуковой карты (модема).

Более сложные алгоритмы и высокая степень сжатия применяются в аудио- -кодеках MPEG. В кодере MPEG-1 входным потоком являются 16-битные выборки с частотой 48 кГц (профессиональная аудиотехника), 44,1 кГц (бытовая техника) или 32 кГц (применяется в телекоммуникациях).

Стандарт определяет три «слоя» (layer) сжатия - Layer I, Layer 2 и Layer 3, работающие один поверх другого.

Первоначальная компрессия осуществляется на основе психофизических свойств звуковосприятия. Здесь обыгрывается свойство маскирования звуков: если в сигнале имеются два тона с близкими частотами, существенно различающиеся по уровню, то более мощный сигнал замаскирует слабый (он не будет услышан). Пороги маскирования зависят от удаленности частот.

В MPEG весь диапазон звуковых частот разбивается на 32 поддиапазона (sub-band), в каждом поддиапазоне определяются наиболее мощные спектральные составляющие и для них вычисляются пороги частот маскирования. Эффекты маскирования от нескольких мощных составляющих суммируются. Действие маскирования распространяется не только на сигналы, присутствующие одновременно с мощным, но и на предшествующие ему за 2-5 мс (premasking) и последующие в течение до 100 мс (postmasking). Сигналы маскированных областей обрабатываются с меньшим разрешением, поскольку для них снижаются требования к отношению сигнал/шум. За счет этого «загрубления» и происходит сжатие. Компрессию на психофизической основе выполняет слой Layer 1.

Следующий этап (Layer 2) повышает точность представления и более эффективно упаковывает информацию. Здесь у кодера в работе находится «окно» длительностью 23 мс (1152 выборки).

На последнем этапе (Layer 3) применяются сложные наборы фильтров и нелинейное квантование. Наибольшую степень сжатия обеспечивает слой Layer 3, для которого при высокой достоверности декодирования достигается коэффициент сжатия 11:1.

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

При цифровом хранении легко реализуются многие эффекты, которые ранее требовали громоздких электромеханических или электроакустических устройств или сложной аналоговой электроники.

Известно, что в закрытом помещении (например, зале) от источника до слушателя доходит не только прямой звук, но и отраженный (многократно) от различных поверхностей (стен, колонн и т. п.). Отраженные сигналы приходят относительно прямого с различными задержками и затуханием. Это явление называется реверберацией. И Этим явлением при цифровой обработке сигнала можно управлять. При цифровом хранении легко реализуются многие эффекты, которые ранее требовали громоздких электромеханических или электроакустических устройств или сложной аналоговой электроники.

Прежде всего, это искусственная реверберация и эхо.

На основе смещения выборок можно делать и более сложные эффекты. В цифровой форме представления легко имитируется эффект Допплера - изменение частоты при быстром приближении источника звука к слушателю или удалении источника от слушателя. С этим эффектом сталкивались все - однотонный свисток приближающегося поезда звучит выше, а удаляющегося - ниже реального тона. В цифровом виде при воспроизведении накопление отставания выборок приведет к понижению тона, а сокращение отставания - к повышению.

Кроме фокусов с задержками возможно использование цифровой фильтрации - от реализации простейших темброблоков и эквалайзеров до «вырезания» голоса из песни (эффект «караоке»). Все определяется программным обеспечением и вычислительными ресурсами процессора.

НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЗВУКОВОЙ СИСТЕМЫ

В настоящее время фирмы Intel, Compaq и Microsoft предложили новую архитектуру звуковой системы ПК. Согласно этой архитектуре модули обработки звуковых сигналов выносятся за пределы корпуса ПК, в котором на них действуют электрические помехи, и размещаются, например, в колонках акустической системы. В этом случае звуковые сигналы передаются в цифровой форме, что значительно повышает их помехозащищенность и качество воспроизведения звука. Для передачи цифровых данных в цифровой форме предусматривается использование высокоскоростных шин USB и IEEE 1394.

Еще одним направлением совершенствования звуковой системы является создание объемного (пространственного) звука, называемого трехмерным, или 3D-Sound (Three Dimentional Sound). Для получения объемного звучания производится специальная обработка фазы сигнала: фазы выходных сигналов левого и правого каналов сдвигаются относительно исходного. При этом используется свойство мозга человека определять положение источника звука путем анализа соотношения амплитуд и фаз звукового сигнала, воспринимаемого каждым ухом. Пользователь звуковой системы, оборудованной специальным модулем обработки 3D-звука, ощущает эффект «перемещения» источника звука.

Новым направлением применения мультимедийных технологий является создание домашнего театра на базе ПК (PC-Theater), т.е. варианта мультимедийного ПК, предназначенного одновременно нескольким пользователям для наблюдения за игрой, просмотра образовательной программы или фильма в стандарте DVD. PC-Theater в своем составе имеет специальную многоканальную акустическую систему, формирующую объемный звук (Surround Sound). Системы Surround Sound создают в помещении различные звуковые эффекты, причем пользователь ощущает, что он находится в центре звукового поля, а источники звука - вокруг него. Многоканальные звуковые системы Surround Sound используются в кинотеатрах и уже начинают появляться в виде устройств бытового назначения.

В многоканальных системах бытового назначения звук записывается на двух дорожках лазерных видеодисков или видеокассет по технологии Dolby Surround, разработанной фирмой Dolby Laboratories. К наиболее известным разработкам в этом направлении относятся:

Dolby (Surround) Pro Logic - четырехканальная звуковая система, содержащая левый и правый стереоканалы, центральный канал для диалогов и тыловой канал для эффектов.

Dolby Surround Digital - звуковая система, состоящая из 5 + 1 каналов: левого, правого, центрального, левого и правого каналов тыловых эффектов и канала сверхнизких частот. Запись сигналов для системы выполняется в виде цифровой оптической фонограммы на кинопленке.

В отдельных моделях акустических колонок помимо стандартных регуляторов высоких/низких частот, громкости и баланса имеются кнопки для включения специальных эффектов, например, 3D-звука, Dolby Surround и др.

1.2 Практическая часть

1.2.1 Структурная схема приемо-передающего устройства для беспроводной передачи сигнала

С ростом популярности беспроводных технологий расширяется и сфера их применения. В дипломной работе рассмотрено решение, построенное на принципе передачи медиаданных по беспроводным каналам и предназначенные для объединения ПК и компонентов бытовой аудиотехники в единый мультимедийный комплекс.

Время от времени у пользователей персональных компьютеров возникает необходимость подключить это устройство к стационарной аудиоаппаратуре, например к музыкальному центру. Конечно, наиболее простым вариантом в данном случае является подключение посредством кабеля. Однако у подавляющего большинства стационарных аудиокомпонентов разъемы для подключения источников сигнала располагаются на задней панели, добраться до которой обычно не так-то просто. Вторая, более серьезная проблема - отсутствие у многих недорогих магнитол и музыкальных центров входов для подключения внешних источников сигнала.

Одним из самых универсальных способов решения подобных проблем является использование маломощных радиопередатчиков, транслирующих звуковой сигнал в УКВ-диапазоне (возможность приема программ на этих частотах реализована практически во всех современных моделях магнитол и музыкальных центров). Стоит также отметить, что транслируемый подобным образом сигнал можно принимать сразу несколькими расположенными неподалеку радиоприемниками.

В случае взаимодействия цифрового плеера с аналоговой аппаратурой (магнитолами, музыкальными центрами и т.п.) передача звука в аналоговом виде является единственно возможным вариантом. Если же рассматривать взаимодействие двух цифровых устройств (например, компьютера и медиацентра), то в данном случае предпочтительнее использовать передачу звуковых данных по беспроводному каналу в цифровом виде.

Традиционным способом передача звука от звуковой карты вашего ПК на усилитель колонок осуществляется с помощью кабелей. В дипломном проекте рассмотрена беспроводная передача звука по лазерному лучу, на расстояние до нескольких метров.

На рис. 6 изображена структурная схема приемника аудио-сигнала:

Рис. 6 - Структурная схема приемника аудио-сигнала

На рис. 7 изображена структурная схема передатчика аудио-сигнала:

Рис. 7 - Структурная схема передатчика аудио-сигнала

Первичную обмотку непосредственно нужно подключить к выходу аудио сигнала. Минус аккумулятора подключаем к одному из концов вторичной обмотки, плюс аккумулятора подключаем напрямую к плюсу лазерного диода.

Второй конец вторичной обмотки через резистор 15-47 Ом подключаем к минусу лазерного диода.

1.2.2 Выбор элементной базы для построения устройства для исследования звуковой системы ПК

Для сбора устройства для беспроводной передачи сигнала необходимо следующее оборудование: источник аудио сигнала (персональный компьютер, музыкальный центр или мобильный телефон), сетевой трансформатор, мощностью 10-15 Вт, резистор от 5 до 20 Ом и аккумулятор.

Трансформатор можно использовать любой сетевой, мощность не более 20 Вт, содержащий вторичную обмотку на 6 или 12 В., либо намотать самому (первичная обмотка - 15 витков провода 0.8 мм., вторичная обмотка - 10 витков провода 0.8 мм.).

Для приемного устройства звукового сигнала понадобится фотодиод и усилитель низкой частоты.

Светодиод используется обычный. Его можно заменить лазером (значительно увеличит расстояние передачи), который нужно будет подключить через резистор 5 Ом., 0.5 Вт. Так же источник светового луча можно дополнить оптикой от DVD привода, тем самым сконцентрировать пучок света и увеличить расстояние передачи. Аккумулятор используется Li - Ion (литий - ионный) от мобильного телефона. Вместо него, можно использовать стабилизированный блок питания на 3.5 - 4 В., с силой тока не более 1 А. Параметры солнечного модуля: максимальное напряжение 14 В., при максимальном токе 100 мА. Модуль можно заменить любым другим фотоприемником.

1.2.3 Принцип работы устройства для исследования звуковой системы ПК

Из маломощного источника звука (персональный компьютер, мобильный телефон) подается звуковой сигнал на первичную обмотку трансформатора, выходит из вторичной обмотки, усиливается с помощью аккумулятора и поступает на светодиод / лазерный диод. Фотодиод, который служит приемником аудио сигнала, напрямую подключаем к входу усилителя мощности. Далее включаем музыку и направляем луч на фотоприемник. Луч света принимает солнечный модуль, который подключен к усилителю, а усилитель мощности усиливает слабый сигнал и в итоге получается достаточно качественный звук. Вместо лазера также можно применить обыкновенный светодиод, но в таком случае дальность передачи звукового сигнала будет не более 30 сантиметров, желательно применить белые или ультрафиолетовые светодиоды от зажигалок. При использовании лазерной указки, возможно передать звуковой сигнал на дистанцию до 15 метров, и заметьте качество звука достаточно хорошее. Передаваемый звук достаточно мощный на дистанции 7 метров, усилитель при полной громкости в нагрузку выдавал 80 процентов своей мощности.

Качество передаваемого сигнала довольно хорошее, искажение звука не наблюдается.

1.2.4 Применение устройства

Такое устройство нашло очень широкое применение в науке и технике, на основе именно такого передатчика и приемника основаны лазерные микрофоны для шпионажа.

Такой прибор отличный аксессуар для компьютера, например на компьютере играет музыка, а усилитель мощности не подключен кабелем к компьютеру, таким образом также можно передавать разговор, нужно просто подать на вход устройства сигнал от микрофона (с предварительным усилителем) и в итоге получается беспроводной телефон или рация, или отличный жучек для малых дистанций.

Глава 2. Охрана труда. Меры безопасности при техническом обслуживании средств вычислительной техники

2.1 Производственная санитария и гигиена труда

запись микшер сигнал передача

В соответствии с ГОСТ 12.0.002 ССБТ «Термины и определения» производственная санитария - система организационных, санитарно-гигиенических мероприятий, технических средств и методов, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов до значений, не превышающих допустимые.

В комплекс вопросов, решаемых в рамках производственной санитарии и гигиены труда, входят:

Обеспечение санитарно-гигиенических требований к воздуху рабочей зоны;

Обеспечение параметров микроклимата на рабочих местах;

Обеспечения нормативной естественной и искусственной освещенности;

Защита от шума и вибрации на рабочих местах;

Защита от ионизирующих излучений и электромагнитных полей;

Обеспечение спецпитанием, защитными пастами и мазями, спецодеждой и спец. обувью, средствами индивидуальной защиты (противогазы, респираторы и т.п.);

Обеспечение согласно норм санитарно-бытовыми помещениями и др.

Гигиена труда или профессиональная гигиена - раздел гигиены, изучающий воздействие трудового процесса и окружающей производственной среды на организм работающих с целью разработки санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических нормативов и мероприятий, направленных на создание более благоприятных условий труда, обеспечение здоровья и высокого уровня трудоспособности человека.

В условиях промышленного производства на человека нередко воздействуют низкая и высокая температура воздуха, сильное тепловое излучение, пыль, вредные химические вещества, шум, вибрация, электромагнитные волны, а также самые разнообразные сочетания этих факторов, которые могут привести к тем или иным нарушениям в состоянии здоровья, к снижению работоспособности. Для предупреждения у устранения этих неблагоприятных воздействий и их последствий проводится изучение особенностей производственных процессов, оборудования и обрабатываемых материалов (сырье, вспомогательные, промежуточные, побочные продукты, отходы производства) с точки зрения их влияния на организм работающих; санитарных условий труда (метеорологические факторы, загрязнение воздуха пылью и газами, шум, вибрация, ультразвук и др.); характера и организации трудовых процессов, изменений физиологических функций в процессе работы.

Производственная санитария - система организационных, профилактических и санитарно-гигиенических мероприятий и средств, направленных на предотвращение воздействия на рабочих вредных производственных факторов.

Трудовая деятельность может выполняться на открытом воздухе и в помещениях.

Производственные помещения - замкнутые пространства в любых зданиях и сооружениях, где в течение рабочего времени постоянно или периодически осуществляется трудовая деятельность людей в различных видах производства. Человек может осуществлять работу в различных помещениях одного или нескольких зданий и сооружений. При таких условиях труда необходимо говорить о рабочем месте или рабочей зоне.

Производственная среда рабочего помещения определяется комплексом факторов. Наличие этих факторов (вредностей) в рабочей среде может повлиять не только на состояние организма, но и на производительность, качество, безопасность труда, привести к снижению работоспособности, вызвать функциональные изменения в организме и профессиональные заболевания.

В современных условиях автоматизации труда на организм действует комплекс слабо выраженных факторов, изучение аффекта взаимодействия крайне затруднено, поэтому, промсанитария и гигиена труда решают следующие задачи:

учет влияния факторов трудовой среды на здоровье и работоспособность;

совершенствование методов оценки работоспособности и состояния здоровья;

разработка организационно-технологических, инженерных, социально-экономических мероприятий по рационализации производственной среды;

разработка профилактических и оздоровительных мероприятий;

совершенствовать методику обучения.

Температура и влажность воздуха в помещении являются важнейшими параметрами, определяющими состояние комфорта внутри помещения.

Рекомендуемые значения температуры воздуха в помещении по различным стандартам находятся в пределах 20-22Со и 22-26Со. Еще один физический параметр внутренней атмосферы, непосредственно влияющий на теплообмен организма человека - это влажность воздуха, характеризующая его насыщенность водяными парами. Так недостаток влажности, менее 20 % относительной влажности, приводит к пересыханию слизистых оболочек, вызывает кашель. А превышение уровня влажности, более 65%, приводит к ухудшению теплоотдачи при испарении пота, возникает чувство удушья. Поэтому температура должна соотноситься с уровнем влажности.

Скорость воздуха определяется в рабочей зоне помещения, т.е. там, где находятся люди, а именно в пространстве от 0,15м. от пола до 1,8м по высоте и на расстоянии не менее 0,15м от стен. Скорость воздуха в рабочей зоне рекомендуется в пределах 0,13-0,25м/с. При меньшей скорости - душновато или даже жарковато, при большей - просто сквозняк, допускать который имеет смысл только при повышении температуры нормативных значений.

Анализ условий труда

Оценка условий труда проводится по специальной методике, на основе анализа уровней вредных и опасных факторов на данном рабочем месте.

Для проведения аттестации рабочего места также необходимо комплексно оценить условия труда.

Определение класса условий труда на рабочих местах проводится с целью:

установления приоритетности оздоровительных мероприятий;

создания банка данных по существующим условиям труда;

определения выплат и компенсаций за вредные условия труда.

Вредный производственный фактор - фактор среды и трудового процесса, который может вызвать снижение работоспособности, патологию (профессиональное заболевание), привести к нарушению здоровья потомства.

Вредными могут быть:

физические факторы: температура, влажность и подвижность воздуха, неионизирующие и ионизирующие излучения, шум, вибрация, недостаточная освещенность;

химические факторы: загазованность и запыленность воздуха;

биологические факторы: болезнетворные микроорганизмы;

факторы тяжести труда: физическая статическая и динамическая нагрузка; большое количество стереотипных рабочих движений, большое число наклонов корпуса, неудобная рабочая поза;

факторы напряженности труда: интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, монотонность и продолжительность работы.

Опасный производственный фактор - фактор среды и трудового процесса, который может вызвать резкое ухудшение здоровья, травму, смерть.

Это: электрический ток, огонь, нагретая поверхность, движущиеся части оборудования, избыточное давление, острые кромки предметов, высота и.т.п.).

Подобные документы

Выбор методов проектирования устройства обработки и передачи информации. Разработка алгоритма операций для обработки информации, структурной схемы устройства. Временная диаграмма управляющих сигналов. Элементная база для разработки принципиальной схемы.

курсовая работа , добавлен 16.08.2012

Устройства записи и воспроизведения информации - неотъемлемая часть ЭВМ. Процесс восстановления информации по изменениям характеристики носителя. Коэффициент детонации. Требования, предъявляемые к точности изготовления деталей механизма транспортировки.

реферат , добавлен 13.11.2010

Понятие звуковой экспликации. Особенности используемой технологии записи. Схемы расположения съемочного оборудования на съемочных площадках. Обоснование выбора оборудования. Структурная схема соединения оборудования с учетом выбранной синхронизации.

курсовая работа , добавлен 27.12.2011

Принципы построения радиосистемы "Стрелец". Модуль беспроводной передачи данных по технологии ZigBee, преимущества и недостатки его применения, принцип действия и оценка возможностей. Описание структурной и принципиальной электрической схемы устройства.

дипломная работа , добавлен 24.04.2015

Развитие носителей информации. Звукозапись и процесс записи звуковой информации с целью её сохранения и последующего воспроизведения. Музыкальные механические инструменты. Первый двухдорожечный магнитофон. Звук и основные стандарты его записи.

реферат , добавлен 25.05.2015

Методы создания передающего устройства для приемо-передающего модуля радиовысотомера. Технико-экономическое обоснование работы. Обеспечение безопасности персонала, работающего над проектом. Классификация производства по пожароопасности и взрывоопасности.

дипломная работа , добавлен 15.07.2010

Основные технические характеристики автоматизированного приемо-передающего центра. Общие сведения и принцип работы прибора. Автоматическое стопроцентное резервирование радиосредств. Способы вывода приемопередатчиков в излучение, контроль устройства.

отчет по практике , добавлен 12.02.2016

Алгоритмы цифровой обработки данных. Схема устройства светомузыкальной установки на примере микроконтроллера ATmega8. Подача, приём и обработка звукового сигнала. Разработка гальванической развязки. Копия сигнала, который подается на высоковольтную часть.

курсовая работа , добавлен 02.12.2014

Структурная схема устройства передачи данных и команд. Принцип действия датчика температуры. Преобразование сигналов, поступающих с четырех каналов. Модель устройства передачи данных. Построение кода с удвоением. Формирование кодовых комбинаций.

курсовая работа , добавлен 28.01.2015

Схема кодирования звуковой информации. Аналоговая и дискретная формы представления информации. Выделение количества уровней громкости в процессе кодирования звуковой информации. Качество двоичного кодирования звука. Расчет информационного объема.

Звуковая система ПК - комплекс программно-аппаратных средств, выполняющих следующие функции:

· запись звуковых сигналов, поступающих от внешних источников, например, микрофона или магнитофона, путем преобразования входных аналоговых звуковых сигналов в цифровые и последующего сохранения на жестком диске;

· воспроизведение записанных звуковых данных с помощью внешней акустической системы или головных телефонов (наушников);

· воспроизведение звуковых компакт-дисков;

· микширование (смешивание) при записи или воспроизведении сигналов от нескольких источников;

· одновременная запись и воспроизведение звуковых сигналов (режим Full Duplex);

· обработка звуковых сигналов: редактирование, объединение или разделение фрагментов сигнала, фильтрация, изменение его уровня;

· обработка звукового сигнала в соответствии с алгоритмами объемного (трехмерного - 3D-Sound) звучания;

· генерирование с помощью синтезатора звучания музыкальных инструментов, а также человеческой речи и других звуков;

· управление работой внешних электронных музыкальных инструментов через специальный интерфейс MIDI.

Классическая звуковая система, как показано на рис. 4.23, содержит:

Модуль записи и воспроизведения звука;

Модуль синтезатора;

Модуль интерфейсов;

Модуль микшера;

Акустическую систему.

Рис. 4.23. Структура звуковой системы ПК.

Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нем сотнями тембров звучаний различных музыкальных инструментов. Звуковые файлы обычно имеют очень большие размеры. Так, трехминутный звуковой файл со стереозвучанием занимает примерно 30 Мбайт памяти. Поэтому платы Sound Blaster, помимо своих основных функций, обеспечивают автоматическое сжатие файлов.

Компоненты платы

Звуковая плата персонального компьютера содержит несколько аппаратных систем, связанных с производством и сбором аудиоданных, две основные аудиоподсистемы, предназначенные для цифрового «аудиозахвата», синтеза и воспроизведения музыки. Исторически подсистема синтеза и воспроизведения музыки генерирует звуковые волны одним из двух способов:

через внутренний ЧМ-синтезатор (FM-синтезатор);
проигрывая оцифрованный (sampled) звук.

Секция цифровой звукозаписи звуковой платы включает пару 16-разрядных преобразователей - цифроаналоговый (ЦАП) и аналого-цифровой (АЦП) и программируемый генератор частоты выборки, синхронизирующий преобразователи и управляемый центральный процессор. Компьютер передает оцифрованные звуковые данные к преобразователям или обратно. Частота преобразования обычно кратна (или часть от) 44.1 кГц.

Большинство плат использует один или более каналов прямого доступа к памяти, некоторые платы также обеспечивают прямой цифровой вывод, используя оптическое или коаксиальное подключение S/PDIF (цифровой звук в стандарте Sony/Philips Digital Interface).

Генератор звука, установленный на плате, использует процессор цифровых сигналов (Digital Signal Processor - DSP), который проигрывает требуемые музыкальные ноты, объединяя их считывание из различных областей звуковой таблицы с различными скоростями, чтобы получить требуемую высоту тона. Максимальное количество доступных нот связано с мощностью DSP-процессора и называется «полифонией» платы.

DSP-процессоры используют сложные алгоритмы, чтобы создать эффекты типа реверберации, хорового звучания и запаздывания. Реверберация создает впечатление, что инструменты играют в больших концертных залах. Хор используется, чтобы создать впечатление, что несколько инструментов играют совместно, тогда как фактически есть только один. Добавление запаздывания к партии гитары, например, может дать эффект пространства и стереозвучания.

Частотная модуляция

Первой широко распространенной технологией, которая используется в звуковых платах, является частотная модуляция (ЧМ), которая была разработана в начале 1970-х годов Дж. Чоунингом (Стэнфордский университет). ЧМ-сингезатор (FM-синтезатор) производит звук, генерируя чистую синусоидальную волну (несущая) и смешивая ее со вторым сигналом (модулятор). Когда эти две формы волны близки в частоте, создается волна сложной формы. Управляя несущей и модулятором, можно создавать различные тембры, или инструменты.

Каждый голос ЧМ-синтезатора требует минимум двух генераторов сигнала, обычно называемых «операторами». Разные конструкции ЧМ-синтезатора имеют различные степени управления параметрами оператора. Сложные системы ЧМ могут использовать четыре или шесть операторов на каждый голос, и операторы могут иметь корректируемые параметры, которые позволяют настроить скорости нарастания и угасания сигнала.

Yamaha была первой компанией, которая вложила капитал в исследования по теории Чоунинга, что привело к разработке легендарного синтезатора DX7. Специалисты Yamaha скоро поняли, что смешивание более широкого диапазона несущих и модуляторов позволяет создать более сложные тембры, приводя к реалистически звучащим инструментам.

Хотя системы ЧМ были осуществлены в аналоговом исполнении на ранних клавиатурных синтезаторах, в дальнейшем выполнение синтеза ЧМ было сделано в цифровой форме. Методы синтеза ЧМ очень полезны для того, чтобы создать выразительные новые звуки. Однако если цель синтезирующей системы состоит в том, чтобы воспроизвести звук некоторого существующего инструмента, это лучше делать в цифровой форме на основе выборок сигналов, как при синтезе с использованием звуковых таблиц (WaveTable synthesis).

Табличный синтез (WaveTable synthesis)

Чтобы создать звук, звуковая таблица использует не несущие и модуляторы, а выборки звуков реальных инструментов. Выборка - цифровое представление формы звука, произведенного инструментом. Платы, использующие ISA, обычно сохраняют выборки в ROM, хотя более новые РСI-из-делия используют основную оперативную память персонального компьютера, которая загружается при запуске операционной системы (например, Windows) и может включать новые звуки.

В то время как все звуковые платы ЧМ звучат аналогично, платы звуковых таблиц значительно отличаются по качеству. Качество звучания инструментов включает факторы:

качество первоначальной записи;
частота, на которой выборки были записаны;
количество выборок, использованных для каждого инструмента;
методы сжатия, использованные для сохранения выборки.

Большинство инструментальных выборок записаны в стандарте

16 бит и 44.1 кГц, но многие изготовители сжимают данные так, чтобы больше выборок или инструментов можно было записать в ограниченный объем памяти. Однако сжатие часто приводит к потере динамического диапазона или качества.

Когда аудиокассета воспроизводится слишком быстро или слишком медленно, ее высота звучания меняется, и это справедливо также для цифровой звукозаписи. Проигрывание выборки на более высокой скорости, чем ее оригинал, приводит к более высокому воспроизводимому звуку, позволяя инструментам играть более нескольких октав. Однако если некоторые тембры воспроизводятся быстро, они звучат слишком слабо и тонко; аналогично, когда выборка проигрывается слишком медленно, она звучит мрачно и неестественно. Чтобы преодолеть эти эффекты, изготовители разбивают клавиатуру на несколько областей и применяют соответствующие выборки звуков инструментов в каждой из них.

Каждый инструмент звучит с различным тембром в зависимости от стиля игры. Например, при мягкой игре на фортепьяно не слышен звук молоточков, бьющих по струнам. При более интенсивной игре мало того что звук становится более очевидным, но можно заметить также и изменения тона.

Для каждого инструмента должно быть записано много выборок и их разновидностей, чтобы синтезатор точно воспроизвел этот диапазон звука, а это неизбежно требует большего количества памяти. Типичная звуковая плата может содержать до 700 инструментальных выборок в пределах ROM 4 Мбайт. Точное воспроизведение фортепьяно соло, однако, требует от 6 до 10 Мбайт данных, вот почему нет никакого сравнения между синтезируемым и реальным звуком.

Обновление звуковой таблицы не всегда означает необходимость покупать новую звуковую плату. Большинство 16-разрядных звуковых плат имеет разъем, который может соединиться с дополнительной платой звуковой таблицы (daughterboard). Качество звучания инструментов, которые такие платы обеспечивают, значительно различается, и это обычно зависит от того, какой объем памяти расположен на плате. Большинство плат содержит от 1 до 4 Мбайт выборок и предлагает целый ряд цифровых звуковых эффектов.

Коннекторы звуковой платы

В 1998 года Creative Technology был выпущен очень успешный образец звуковой платы SoundBlaster Live!, ставший в дальнейшем стандартом де-факто.

Версия Platinum 5.1 карты Creative SoundBlaster Live!, которая появилась к концу 2000 года, имела следующие гнезда и соединители:

аналого-цифровой выход: либо сжатый сигнал в формате Dolby АС-3 SPDIF с 6 каналами для подключения внешних цифровых устройств или динамиков цифровых систем, либо аналоговая система громкоговорителей 5.1;
линейный вход - соединяется с внешним устройством типа кассетного, цифрового магнитофона, плеера и прочего;
микрофонное гнездо - соединяется с внешним микрофоном для ввода голоса;
линейный выход - соединяется с динамиками или внешним усилителем для аудиовывода или наушниками;
соединитель джойстика/MlDI - соединяется с джойстиком или устройством MIDI и может быть настроен так, чтобы соединяться с обоими одновременно;
CD/SPDIF соединитель - соединяется с выводом SPDIF (цифровое аудио), расположенном на дисководе DVD или CD-ROM;
дополнительный аудиовход - соединяется с внутренними аудиоисточниками типа тюнера, MPEG или других подобных плат;
соединитель аудиоCD - соединяется с аналоговым аудиовыводом на CD-ROM или DVD ROM, используя кабель аудиоCD;
соединитель автоответчика - обеспечивает монофоническую связь со стандартным голосовым модемом и передает сигналы микрофона к модему.

а - аудиоплата;
б - блок Live! Drive.

Аудиорасширение (цифровой ввод-вывод) - соединяется с цифровой платой ввода-вывода (располагается в свободной нише накопителя на 5.25 дюймов, выходящей на переднюю панель компьютера), иногда называемой Live!Drive. Обеспечивает следующие соединения:

гнездо RCA SPDIF - соединяется с устройствами цифровой звукозаписи типа цифровой ленты и мини-дисков;
гнездо наушников - соединяется с парой высококачественных наушников, вывод динамика отключается;
регулировка уровня наушников - управляет громкостью сигнала наушников;
второй вход (линейный/микрофонный) - соединяется с высококачественным динамическим микрофоном или аудиоисточником (электрическая гитара, цифровое аудио или мини-диск);
переключатель второго входа (линейный/микрофон);
соединители MIDI - соединяются с устройствами MIDI через кабель Mini DIN-Standard DIN;
инфракрасный порт (сенсор) - позволяет организовать дистанционное управление персональным компьютером;
вспомогательные гнезда RCA - соединяются с оборудованием бытовой электроники (видеомагнитофон, телевизор или проигрыватель компакт-дисков);
оптический вход-выход SPDIF - соединяется с устройствами цифровой звукозаписи типа цифровой ленты или минидисков.

Современные аудиокарты поддерживают также ряд стандартных возможностей моделирования, генерации и обработки звукового сигнала:

DirectX - предложенная Microsoft система команд управления позиционированием виртуального звукового источника (модификации - DirectX 3.5, 6);
A3D - разработанный в 1997 году NASA (National Aeronautics and Space Administration) и Aureal для использования в летных тренажерах стандарт генерации таких эффектов, как густой туман или подводные звуки. A3D2 позволяет моделировать конфигурацию помещения, в котором раздаются и распространяются звуки, вычисляя до 60 звуковых отражений (как в ангаре, так и в колодце);
ЕАХ (Environmental Audio Extensions), предложенная Creative Technology в 1998 году модель добавления реверберации в A3D с учетом звуковых препятствий и поглощения звуков;
MIDI (Musical Instrument Digital Interface), разработанный в 1980-х годов Команды по стандартному интерфейсу передаются в соответствии с MIDI протоколом. MIDI-сообщение содержит не запись музыки как таковой, а ссылки на ноты. В частности, когда звуковая карта получает подобное сообщение, оно расшифровывается (какие ноты каких инструментов должны звучать) и отрабатывается в синтезаторе. В свою очередь, персональный компьютер может через интерфейс MIDI управлять различными «интерактивными» инструментами. В Windows MIDI-файлы могут воспроизводиться специальной программой-проигрывателем MIDI-Sequencer. В этой области синтеза звука также имеется свой стандарт. Основным является стандарт МТ-32, разработанный фирмой Roland и названный в соответствии с одноименным модулем генерации звуков. Этот стандарт также применяется в звуковых картах LAPC и определяет основные средства для управления расположением инструментов, голосов, а также для деления на инструментальные группы (клавишные, ударные и так далее).

Формат сжатия звука МРЗ

Разработанный на основе исходного MPEG-1 стандарт МРЗ (сокращение от аудиоМРЕG, уровень 3) является одной из трех схем кодирования (Layer (уровень) 1 Layer 2 и Layer 3) для сжатия аудиосигналов. Общая структура процесса кодирования одинакова для всех уровней. Для каждого уровня определен свой формат записи битового потока и свой алгоритм декодирования. Алгоритмы MPEG основаны в целом на изученных свойствах восприятия звуковых сигналов слуховым аппаратом человека (то есть кодирование производится с использованием так называемой «психоакустической модели»). Поскольку человеческий слух не идеален и восприимчивость слуха на разных частотах, в разных композициях различная, этим пользуются при построении психоакустической модели, которая учитывает, какие звуки, частоты, можно исключить, не нанося ущерба слушателю композиции.

Входной цифровой сигнал сначала раскладывается на частотные составляющие спектра. МРЗ стандарт делит спектр частоты на 576 полос частоты и сжимает каждую полосу независимо. Затем этот спектр очищается от заведомо неслышных составляющих - низкочастотных шумов и наивысших гармоник, то есть фильтруется. На следующем этапе производится значительно более сложный психоакустический анализ слышимого спектра частот. Это делается в том числе с целью выявления и удаления «замаскированных» частот (частот, которые не воспринимаются слухом ввиду их приглушения другими частотами). Если два звука происходят в одно и то же время, МРЗ делает запись только того, который будет фактически воспринят. Тихий звук немедленно после громкого также может быть удален, так как ухо адаптируется к громкости. Если звук идентичен на обоих каналах стерео, этот сигнал сохраняется 1 раз, но воспроизводится на обоих каналах, когда МРЗ файл декомпрессирован и озвучивается.

Затем, в зависимости от уровня сложности используемого алгоритма, может быть также произведен анализ предсказуемости сигнала. В довершение ко всему проводится сжатие уже готового битового потока упрощенным аналогом алгоритма Хаффмана (Huffman), что позволяет также значительно уменьшить занимаемый потоком объем.

Как было указано выше, стандарт MPEG-1 имеет три уровня (Layer 1, 2 и 3). Эти уровни различаются по обеспечиваемому коэффициенту сжатия и качеству звучания получаемых потоков. Layer 1 позволяет сигналы 44.1 кГц/16 бит хранить без ощутимых потерь качества при скорости потока 384 Кбит/с, что составляет 4-кратный выигрыш в занимаемом объеме; Layer 2 обеспечивает такое же качество при 194 Кбит/с, a Layer 3 - при 128. Выигрыш Layer 3 очевиден, но скорость компрессии при его использовании самая низкая (надо отметить, что при современных скоростях процессоров это ограничение уже незаметно).

Системы воспроизведения звукового окружения

Воспроизведение звукового окружения начиналось со стереозаписей и УКВ ЧМ-радио. Широко использовались магнитофоны и FM-стереотюнеры с высококачественным двухканальным звуком. В кинотеатрах зрители могли оценить звук в формате Dolby Stereo Optical. Первые видеокассеты предполагали только монофонический звук посредственного качества, однако вскоре начали тиражироваться кассеты с двухканальным звуком. Сначала использовались просто раздельные звуковые дорожки, затем технология Hi-Fi. Лазерные диски с самого начала выпускались с двухканальным стереозвуком высокого качества. Вскоре и большинство стандартов вещательного телевидения были адаптированы для передачи видео с двухканальным звуковым сопровождением в эфире и в кабеле. Так популярный двухканальный формат звука стал тривиальной опцией домашнего видео. Первыми на рынке появились простые декодеры Dolby Surround, которые позволяли на домашней аппаратуре выделить и прослушать третий, пространственный канал - surround channel. Впоследствии был разработан более интеллектуальный декодер, Dolby Surround Pro Logic, который выделял и центральный канал - center channel. Получился «домашний кинотеатр» - комплекс аппаратуры для высококачественного воспроизведения звука и видео с декодером Dolby Pro Logic Surround Sound.

В отличие от аппаратуры квадро, аппаратура Dolby Surround производилась и производится в массовых масштабах и постоянно совершенствуется. Во-первых, технология Dolby Pro Logic удачно совмещает оптимальную конфигурацию пространственных каналов (R, L, С, S) с возможностями записи и передачи (два физических канала), которыми обладает практически вся бытовая аппаратура. Во-вторых, возможности и качество Dolby Pro Logic отвечают актуальным требованиям современного пользователя. И, в-третьих, используются единые стандарты на аппаратные и программные средства.

Кодер Dolby Surround не предназначен для передачи четырех независимых сигналов звука, каждый из которых надо прослушивать раздельно (например, звука одной ТВ-программы на разных языках). В этом случае развязка между двумя любыми каналами должна была бы быть максимальной, а амплитуды и фазы сигналов могли бы быть совершенно не связаны между собой. Напротив, задача Dolby Surround - передать четыре канала звука (soundtrack), которые будут прослушиваться одновременно и при этом воссоздавать в сознании слушателя пространственную звуковую картину (soundfield). Эта картина составляется из нескольких звуковых образов (sound images) - звуков, которые слушатель воспринимает связанными со зрительными образами на экране. Звуковой образ характеризуется не только содержанием и мощностью звука, но и направлением в пространстве.

На входе кодера Dolby Surround присутствуют сигналы четырех каналов - L, С, R и S, а на выходах - два канала L, (left total) и R, (right total). Слово «total» (общий) означает, что каналы содержат не только «свой» сигнал (левый и правый), но и кодированные сигналы других каналов - С и S. Функциональная схема кодера показана на рисунке.

Сигналы каналов L и R передаются на выходы L, и R, без каких-либо изменений. Сигнал канала С делится поровну и складывается с сигналами каналов L и R. Предварительно сигнал С ослабляется на 3 дБ (чтобы сохранить неизменной акустическую мощность сигнала после сложения его «половинок» в матрице декодера). Сигнал канала S также ослабляется на 3 дБ, но, кроме того, перед cложением с сигналами L, и R, он подвергается следующим преобразованиям:

полоса частот ограничивается полосовым фильтром (BPF) от 100 Гц до 7 кГц;
сигнал обрабатывается шумоподавителем - процессором Dolby B-type Noise Reduction;
сигнал S сдвигается по фазе на +90 и - 90 годаад., таким образом, составляющие сигнала S, предназначенные для сложения с L и R оказываются в противофазе друг с другом.

Совершенно ясно, что сигналы L и R не влияют друг на друга, они совершенно независимы. На первый взгляд не столь очевидно, но факт - между сигналами C и S развязка теоретически также идеальная. Действительно: в декодере сигнал S получается как разность сигналов L и R. Но в этих сигналах присутствуют совершенно одинаковые компоненты сигнала С, которые при вычитании взаимно компенсируются. Напротив, сигнал С выделяется декодером, как сумма L и R Так как компоненты сигнала S, присутствующие в этих сигналах, находятся в противофазе, при сложении они также взаимно компенсируются.

Такое кодирование позволяет передать сигналы S и С с высокой степенью развязки при одном условии: если амплитудные и фазовые характеристики физических каналов, по которым передаются сигналы L и R абсолютно идентичны. Если имеется некоторый дисбаланс между каналами, развязка уменьшается. Например, если компоненты сигнала С в каналах R и L из-за разных характеристик каналов передачи окажутся неодинаковыми, произойдет нежелательное проникновение (crosstalk) части сигнала С в канал S.

Для многих пользователей выбор активных акустических систем для компьютера является очень сложной задачей. И это не удивительно, ведь на рынке имеются сотни похожих моделей колонок, а информацию сейчас можно почерпнуть из многочисленных источников из статей в онлайновой и оффлайновой прессе, с сайтов производителей в сети. Правда, порой имеется лишь скудное описание и список из практически одинаковых для всех моделей технических характеристик.
Пользователю ничего другого не остаётся, как самому выбрать подходящую ему акустику. Мы вам в этом постараемся помочь, разъяснив, на что нужно обращать внимание в первую очередь, а к чему относиться с долей скептицизма. Также мы попытаемся разобраться какое звучание вы можете услышать от колонок того или иного класса.

Классификация PC-акустики по назначению

В первую очередь нужно определиться: для каких целей вам нужна акустика, и чем вы руководствуетесь при её выборе. Существует два основных направления применения компьютерных колоночек:

Критерии при выборе PC-акустики

Рассмотрим три самых распространенных обстоятельства, на основании которых осуществляют выбор:

Как вы видите, все не так однозначно, как кажется на первый взгляд. Если же окунуться ещё глубже и начать анализировать доступный на текущий момент ассортимент товаров и возможности/потребности конкретного покупателя, то для каждого будет своя наилучшая покупка. Так что посоветовать конкретные модели необычайно сложно. Однако, мы можем предостеречь читателя хотя бы от элементарных ошибок при выборе акустики.

Хотим сразу предостеречь вас от поспешных выводов при сравнении акустики по техническим характеристикам, приведенным на сайте производителя или в паспорте изделия. Нужно иметь в виду, что отдел маркетинга никогда не упустит возможности «обхитрить» покупателя и указать наиболее выгодные данные. Какие бы вы цифры ни увидели, не обольщайтесь и относитесь к ним скептически. К примеру, на некоторых колонках пишут: «мощность 100 Вт, искажения 0,01%». Всё это замечательно, но проблема в том, что мощность и искажения измерялись отдельно. Мощность при 10%, а искажения при 1 Вт. При этом, наверняка такие «странные» условия измерения описаны где-нибудь в углу мелкими буквами, чтобы при возможном разбирательстве у пользователя не было оснований для претензий.

Также мы всегда советуем обязательно послушать перед покупкой, как звучат выбранные вами колонки. Если есть возможность, тут же сравните качество звучания с каким-нибудь альтернативным решением. Причем, чем меньше временной разрыв между этими слуховыми тестами, тем правдоподобней и правильней будут ваши выводы. Никакие памятные ощущения от прослушиваний акустической системы (типа «слушал я на прошлой неделе у соседа») в расчет брать категорически нельзя. Они не годятся потому, что восприятие звука зависит от психофизического состояния индивидуума на данный момент, плюс, слуховые ощущения человека (особенно с непривычки) очень нечёткие и быстро стираются из памяти.

Теперь об акустических системах, включающих в себя несколько колонок. Как вы знаете, среди многоколоночных конфигураций существуют в основном 4.1, 5.1, 6.1-системы. Внешне они отличаются немногим: 5.1-акустика в отличие от 4.1 имеет в комплекте на одну колонку больше (так называемый «центр»). Но на самом деле различие заключается не только в этом. Все зависит от того, какая звуковая карта установлена в вашем компьютере.

Если вы используете с 5.1-набором акустики четырехканальную звуковую карту, то при этом скорее не будут играть центр и сабвуфер. Если же с 4.1-набором акустики вы используете шестиканальную карту, то полноценных шестиканальных форматов Dolby Digital и DTS вам никогда не ощутить, что бы не писал производитель акустики о своей супер-пупер технологии «виртуального центрального канала». Причина кроется в отсутствие на 4.1-системах отдельных входов для центра и сабвуфера (хотя четырехканальный режим работы, как и стереорежим, для таких карт обязательно существуют и могут быть легко выбраны в настройках).

Подробная расшифровка некоторых характеристик акустики

Мощность

Под словом мощность в разговорной речи многие подразумевают «мощь», «силу». Поэтому вполне естественно, что покупатели связывают мощность с громкостью: «Чем больше мощность, тем лучше и громче будут звучать колонки». Однако это распространенное мнение в корне ошибочно! Далеко не всегда колонка мощностью 100 Вт будет играть громче или качественней той, у которой указана мощность «всего» в 50 Вт. Значение мощности скорее говорит не о громкости, а о механической надежности акустики. Те же 50 или 100 Вт это совсем не громкость звука , издаваемого колонкой. Динамические головки сами по себе имеют низкий КПД и преобразуют в звуковые колебания лишь 2-3% мощности подводимого к ним электрического сигнала (к счастью, громкости издаваемого звука вполне хватает для создания звукового сопровождения). Величина, которую указывает производитель в паспорте динамика или системы в целом, говорит лишь о том, что при подведении сигнала указанной мощности динамическая головка или акустическая система не выйдет из строя (вследствие критического разогрева и межвиткового КЗ провода, «закусывания» каркаса катушки, разрыва диффузора, повреждения гибких подвесов системы и т.п.).

Таким образом, мощность акустической системы это технический параметр, величина которого не имеет прямого отношения к громкости звучания акустики, хотя и связана с ней некоторой зависимостью. Номинальные значения мощности динамических головок, усилительного тракта, акустической системы могут быть разными. Указываются они скорее для ориентировки и оптимального сопряжения между компонентами. К примеру, усилитель значительно меньшей или значительно большей мощности может вывести колонку из строя в максимальных положениях регулятора громкости на обоих усилителях: на первом благодаря высокому уровню искажений, на втором благодаря нештатному режиму работы колонки.

Мощность может измеряться различными способами и в различных тестовых условиях. Существуют общепринятые стандарты этих измерений. Рассмотрим подробнее некоторые из них, наиболее часто употребляемые в характеристиках изделий западных фирм:

RMS (Root Mean Squared среднеквадратичное значение). Мощность измеряется подачей синусоидального сигнала частотой 1000 Гц до достижения определенного уровня нелинейных искажений. Обычно в паспорте на изделие пишется так: 15 Вт (RMS). Эта величина говорит о том, что акустическая система при подведении к ней сигнала мощностью 15 Вт может работать длительное время без механических повреждений динамических головок. Для мультимедийной акустики завышенные по сравнению с Hi-Fi колонками значения мощности в Вт (RMS) получаются вследствие измерения при очень высоких гармонических искажениях, часто до 10%. При таких искажениях слушать звуковое сопровождение практически невозможно из-за сильных хрипов и призвуков в динамической головке и корпусе колонки.

PMPO (Peak Music Power Output пиковая музыкальная мощность). В данном случае мощность измеряется подачей кратковременного синусоидального сигнала длительностью менее 1 секунды и частотой ниже 250 Гц (обычно 100 Гц). При этом не учитывается уровень нелинейных искажений. К примеру, мощность колонки равна 500 Вт (PMPO). Этот факт говорит о том, что акустическая система после воспроизведения кратковременного сигнала низкой частоты не имела механических повреждений динамических головок. В народе единицы измерения мощности Вт (PMPO) называют "китайскими ваттами" из-за того, что величины мощности при такой методике измерения достигают тысячи Ватт! Представьте себе активные колонки для компьютера потребляют из сети переменного тока электрическую мощность 10 В*А и развивают при этом пиковую музыкальную мощность 1500 Вт (PMPO).

Наравне с западными существуют также советские стандарты на различные виды мощности. Они регламентируются действующими по сей день ГОСТ 16122-87 и ГОСТ 23262-88. Эти стандарты определяют такие понятия, как номинальная, максимальная шумовая, максимальная синусоидальная, максимальная долговременная, максимальная кратковременная мощности. Некоторые из них указываются в паспорте на советскую (и постсоветскую) аппаратуру. В мировой практике эти стандарты, естественно, не используются, поэтому мы не будем на них останавливаться.

Делаем выводы: наиболее важным на практике является значение мощности, указанной в Вт (RMS) при значениях коэффициента гармоник (THD), равного 1% и менее. Однако сравнение изделий даже по этому показателю очень приблизительно и может не иметь ничего общего с реальностью, ведь громкость звука характеризуется уровнем звукового давления. Поэтому, информативность показателя «мощность акустической системы» нулевая .

Чувствительность

Чувствительность один из параметров, указываемых производителем в характеристике акустических систем. Величина характеризует интенсивность звукового давления, развиваемого колонкой на расстоянии 1 метра при подаче сигнала частотой 1000 Гц и мощностью 1 Вт. Измеряется чувствительность в децибелах (дБ) относительно порога слышимости (нулевой уровень звукового давления равен 2*10^-5 Па). Иногда используется обозначение уровень характеристической чувствительности (SPL, Sound Pressure Level). При этом для краткости в графе с единицами измерений указывается дБ/Вт*м либо дБ/Вт^1/2*м. При этом важно понимать, что чувствительность не является линейным коэффициентом пропорциональности между уровнем звукового давления, мощностью сигнала и расстоянием до источника. Многие фирмы указывают характеристики чувствительности динамических головок, измеренные при нестандартных условиях.

Чувствительность характеристика, более важная при проектировании собственных акустических систем. Если вы не осознаете до конца, что означает этот параметр, то при выборе мультимедийной акустики для PC можно не обращать на чувствительность особого внимания (благо указывается она не часто).

АЧХ (Frequency Responce)

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ ) в общем случае представляет собой график, показывающий разницу величин амплитуд выходного и входного сигналов во всем диапазоне воспроизводимых частот. АЧХ измеряют подачей электрического синусоидального сигнала неизменной амплитуды при изменении его частоты. Причем в точке на графике, где частота равна 1000 Гц, принято откладывать на вертикальной оси уровень 0 дБ. Идеален вариант, при котором АЧХ представлена прямой линией, но таких характеристик в реальности у акустических систем просто не бывает. При рассмотрении графика нужно обратить особое внимание на величину неравномерности. Чем больше величина неравномерности, тем больше частотных искажений тембра в звучании.

Западные производители предпочитают термин FR (frequency response) диапазон воспроизводимых частот, который представляет собой «выжимку» информации из АЧХ: указываются лишь граничные частоты и неравномерность. Допустим, написано: 50 Гц – 16 кГц АЧХ(±3 дБ). Это значит, что у данной акустической системы в диапазоне 50 Гц – 16 кГц звучание достоверное, а ниже 50 Гц и выше 15 кГц неравномерность резко увеличивается, АЧХ имеет так называемый «завал» (резкий спад характеристики).

Чем это грозит? Уменьшение уровня низких частот подразумевает потерю сочности, насыщенности звучания басов. Подъем в области НЧ вызывает ощущения бубнения и гудева колонки. В завалах высоких частот звук будет тусклым, неясным. Подъемы ВЧ означают присутствие раздражающих, неприятных шипящих и свистящих призвуков. У мультимедийных колонок величина неравномерности АЧХ обычно выше, чем у так называемой Hi-Fi акустики. Ко всем рекламным заявлениям фирм-производителей об АЧХ колонки типа 20-20000 Гц (теоретический предел возможности) нужно относиться с изрядной долей скептицизма. При этом часто не указывается неравномерность АЧХ, которая может составлять при этом немыслимые величины.

Поскольку производители мультимедийной акустики часто «забывают» указать неравномерность АЧХ акустической системы, встречаясь с характеристикой колонки 20 Гц – 20000 Гц, надо держать ухо востро. Существует большая вероятность купить вещь, не обеспечивающую даже более или менее равномерную характеристику в полосе частот 100 Гц – 10000 Гц. Сравнивать же диапазон воспроизводимых частот с разными неравномерностями нельзя вовсе.

Нелинейные искажения, коэффициент гармоник (THD)

Аббревиатура THD дословно расшифровывается как суммарные гармонические искажения (Total Harmonic Distortion), но означает вполне определённый термин коэффициент гармоник. Акустическая система представляет собой сложное электроакустическое устройство, которое имеет нелинейную характеристику усиления. Поэтому сигнал по прошествии всего звукового тракта на выходе обязательно будет иметь нелинейные искажения. Одними из самых явных и наиболее простых в измерении являются гармонические искажения.

THD колонок во многом зависит от мощности подаваемого на них сигнала. Поэтому глупо делать заочные выводы или сравнивать колонки только лишь по THD, не прибегая к прослушиванию аппаратуры (хотя по такому легкому пути иногда идут даже самые авторитетные издания). К тому же для рабочих положений регулятора громкости (обычно это 30…50%) значение THD производителями не указывается.

Электрическое сопротивление, импеданс (impedans)

Электродинамическая головка имеет определенное сопротивление постоянному току, зависящее от толщины, длины и материала провода в катушке (такое сопротивление еще называют резистивным или реактивным). При подачи музыкального сигнала, который представляет собой переменный ток, сопротивление головки будет меняться в зависимости от частоты сигнала.

Импеданс (impedans) это полное электрическое сопротивление переменному току, измеренное на частоте 1000 Гц. Обычно impedans акустических систем равен 4, 6 или 8 Ом.

В целом величина полного электрического сопротивления (impedans) акустической системы ни о чем, связанном с качеством звучания того или иного изделия, покупателю не скажет. Производителем указывается этот параметр лишь для того, чтобы сопротивление учитывали при подключении акустической системы к усилителю. Если значение сопротивления колонки ниже, чем у усилителя, в звучании будут присутствовать нелинейные искажения; если выше, то звук будет значительно тише, нежели с равным сопротивлением.

Корпус колонки, акустическое оформление

Одним из важных факторов, влияющих на звучание акустической системы, является акустическое оформление. При конструировании акустических систем производитель обычно сталкивается с проблемой в выборе акустического оформления. Их насчитывается больше десятка видов.

Акустическое оформление делится на акустически разгруженное и акустически нагруженное. Первое подразумевает оформление, при котором колебание диффузора ограничивается только жесткостью подвеса. При втором колебание диффузора ограничивается помимо жесткости подвеса еще упругостью воздуха и акустическим сопротивлением излучению. Также акустическое оформление делится на системы одинарного и двойного действий. Система одинарного действия характеризуется возбуждением звука, идущего к слушателю, посредством только одной стороны диффузора (излучение другой стороны нейтрализуется акустическим оформлением). Система двойного действия подразумевает использование в формировании звука обеих поверхностей диффузора.

1.3 Оснащение рабочего места………………………….
1.4 Правила техники безопасности при работе с СВТ и компьютерной сетью………………………………….
2 Выполнение индивидуального задания…………....
2.2 Описание и технические характеристики аудио-системы……………………………………………………

2.3 Принцип работы Звуковой системы ПК………..
2.4 Этапы настройки и конфигурирования
звуковой системы ПК………………………………………….
2.5 Инструменты для диагностики и ремонта Звуко-вой системы………………………………………………
2.6 Виды неисправностей звуковой системы ПК и их устранение……………………………………………………
3 Работа с компьютерной сетью…………………….
3.1 Описание места прокладки сети и
имеющегося оборудования…………………………………….
3.2 Проектирование компьютерной сети и выбор оборудования……………………………………………………..
3.3 Этапы монтажа и настройки компьютерной се-ти…………………………………………………………………………
3.4Способы и инструменты тестирования сети
Список литературы……………………………………..
Приложение A Устройство и принцип работы Звуко-вой системы ПК………………………………………………

Приложение Б Анализ финансовых затрат на
ремонт аудиосистемы…………………..…………………….

Приложение В Проект компьютерной сети в
программе компас………………………………………………
Приложение Г Анализ финансовых затрат на
создание компьютерной сети………………………………..
Приложение Д Скриншот схемы сети и листинг ко-манд настройки рабочих станций в программе CiscoPacket-Tracer……………………………………………………..
Приложение Е Листинг команд настройки
активного сетевого оборудования в программе CiscoPack-etTracer……………………………………………………..
Приложение Ж Скриншот схемы виртуальных сетей и листинг команд настройки VLAN в программе CiscoPack-etTracer. …………………………………………….

Введение
Производственная практика проходит по модулю ПМ 03 « Техническое обслуживание и ремонт компьютерных систем и комплексов».
Местом прохождение практики является предприятие «ОООТелКом». Практика проходит в подразделении монтажа и прокладки оптоволоконных сетей.
Целью прохождения практики является приобретение практических навыков в процессе прокладки сети, обслужива-нии ПК и периферийных устройств.
Задачи практики:
 изучение структуры предприятия идолжностной инст-рукции по правилам распорядка;
 ознакомление с оснащением рабочего места и прави-лами техники безопасности при работе с СВТ и компьютер-ной сетью;
 выполнение индивидуального задания;
 развитие практических навыков по прокладке сетей и обслуживании ПК.
Тема индивидуального задания - Звуковая система ПК.
Эта тема актуальна потому что, это устройство ис-пользуется на всех ПК, и служит для воспроизведения звука. Как и все другие устройства звуковая система может выхо-дить из строя. На предприятии «ООО ТЕЛКОМ» потребуется исправить неисправности звуковой системы, если таковые имеются.
Методы выполнения практики:
 наблюдение за процессомработы звуковой системы ПК;
 анализ неисправностей звуковой системы ПК;
 прогнозирование возможных неисправностей;
 практическая работа по устранению неисправностей в звуковой системе ПК;
 проектирование сети;
 эксперимент по прокладке оптоволоконных сетей.

1 Общая часть
1.1 Структура предприятия

1.2 Должностная инструкция и правила техника- программиста.
1.2.1 Техник-программист должен знать:

Рабочие программы, инструкции, макеты и другие руко-водящие материалы, определяющие последовательность и технику выполнения расчетных операций;
- технологию механизированной и автоматизированной обработки информации;
- методы проектирования механизированной и автома-тизированной обработки информации;
- средства вычислительной техники, сбора, передачи и обработки информации и правила их эксплуатации;
- виды технических носителей информации, правила их хранения и эксплуатации;
- действующие системы счислений, шифров и кодов;
- методы проведения расчетов и вычислительных работ, а так же расчета выполненных работ;
- правила и нормы охраны труда;
- правила внутреннего трудового распорядка;
- основные формализованные языки программирования;
- основы программирования.

1.2.2 Техник-программист исполняет следующие должно-стные обязанности:

Выполнение подготовительных операций, связанных с осуществлением вычислительного процесса, ведение наблю-дения за работой машин;
-выполнение работы по подготовке технических носите-лей информации, обеспечивающих автоматический ввод дан-ных в вычислительную машину, по накоплению и систематиза-ции показателей нормативного и справочного фонда, разра-ботке форм исходящих документов, внесению необходимых изменений и своевременному корректированию рабочих про-грамм;
-ведение учета использования машинного времени, объе-мов выполненных работ;
-выполнение отдельных служебных поручений своего не-посредственного руководителя;
-участие в проектировании систем обработки данных и систем математического обеспечения машины;
-участие в выполнении различных операций технологиче-ского процесса обработки информации (прием и контроль входной информации, подготовка исходных данных, обработка информации, выпуск исходящей документации и передача ее заказчику);
-составление простых схем технологического процесса обработки информации, алгоритм решения задач, схем комму-тации, макетов, рабочих инструкций и необходимые пояснения к ним;
-разработка программ по решению простых задач, прове-дение их отладки и экспериментальной проверки отдельных этапов работ.

1.2.3 Техник-сетевик имеет право обращаться к руково-дству предприятия:

С требованиями оказания содействия в исполнении сво-их должностных обязанностей и прав;
- с предложениями по совершенствованию работы, свя-занной с обязанностями, предусмотренными настоящей инст-рукцией;
- с сообщениями в пределах своей компетенции о всех вы-явленных в процессе осуществления своих должностных обя-занностей недостатках в деятельности центра (его струк-турных подразделениях) и вносить предложения по их устра-нению.
Запрашивать лично или по поручению непосредственного руководителя от руководителей подразделений центра и спе-циалистов информацию и документы, необходимые для выпол-нения своих должностных обязанностей.
Привлекать специалистов всех (отдельных) структур-ных подразделений к решению возложенных на него задач (если это предусмотрено положениями о структурных подразделе-ниях, если нет - с разрешения начальника ВЦ (ИВЦ).

1.2.4 Рабочее время и время отдыха

Нормальная продолжительность рабочего времени рабо-чих и служащих не может превышать 40 часов в неделю. По мере создания экономических и других необходимых условий бу-дет осуществляется переход к более сокращенной рабочей недели.
Для рабочих и служащих устанавливается пятидневная рабочая неделя с двумя выходными. При пятидневной рабочей недели продолжительность ежедневной работы определяется правилами внутреннего распорядка труда. На нашем предпри-ятии рабочий день с 8-00 до 17-00 – для работников и ИТР.
Рабочим и служащим предоставляется перерыв на обед для отдыха и питания продолжительностью не менее 1 часа. Перерыв не включается в рабочее время.
Накануне праздничных дней продолжительность работы рабочих, служащих сокращается на один час. Сверхурочные ра-боты, как правило, не допускаются.
1.3 Программное Оснащение рабочего места

Компания ООО «ТелКом» предоставляет каждому сту-денту на производственной практике свою собственную ма-шину, за которой выполняется своеобразная работа для каж-дого человека.
На данном предприятии ООО «ТелКом» используются ряд программ, например такие как:

Рисунок 1 – Общий вид программы ООО «ТелКом»
(по абонентам города Коркино)

В данной программе, мы видим, что на каждый день со-ставляется оператором «открытые наряды», которые рабо-чие должны выполнить в течении дня.
В каждом окошке содержится общая информация:
- время, в которое было оговорено прибыть на место подключения;
- ФИО подключаемого абонента;
- место жительства;
- сотовый номер.
С помощью данной информации, монтажники должны вы-полнить в договоренное время подключение.
Следующая программа, которая используется на пред-приятии, связана с главным сервером ООО «ТЕЛКОМ» осуще-ствляет постоянный мониторинг доступности и быстродей-ствия серверов. В случае ошибок и сбоев в работе сервера, HostMonitor предупреждает администратора (или же пытает-ся исправить проблему самостоятельно). В программе исполь-зуются 60 методов тестирования, присутствует большое ко-личество настроек. Кроме того, HostMonitor позволяет созда-вать детализированные логи в различных форматах (Text, HTML, DBF и ODBC), имеется встроенный редактор отчетов, удобный и понятный интерфейс и т.д. В новой версии улучше-на работа HostMonitor, LogAnalyzer, RemoteControlConsole, RMA Manager, WebService и MIB Browser

Рисунок 2 – Общий вид программы KS-HostMonitor

В программе KS-HostMonitor, для того чтобы осуществ-лять постоянный мониторинг доступности и быстродействия серверов, необходимо создать базу для каждого района, и внести с помощью IPадреса доступ к каждому коммутатору, который будет именоваться как адрес его нахождения (напри-мер «Терешковой 12», «Калинина 14», и т.д).
Следующая программа, подключается к главной базе дан-ных по IPадресу, и содержит информацию о абонентах, кото-рые подключены.

Рисунок 3 – Общий вид программы «Korkino2»

В программе содержится полностью вся информация о подключенных абонентах, такая как: логин, ФИО, № лицевого счёта, личный IPадрес, баланс и т.д.

1.4 Правила техники безопасности при работе с СВТ и компьютерной сетью
1.4.1 Требования безопасности перед началом работы
Перед началом работы следует убедиться в исправности электропроводки, выключателей, штепсельных розеток, при помощи которых оборудование включается в сеть, наличии заземления компьютера, его работоспособности. В случае неисправностей сообщить начальнику организации.
1.4.2 Требования безопасности во время работы
Для снижения или предотвращения влияния опасных и вредных факторов необходимо соблюдать санитарные прави-ла и нормы. Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки.
Для исключения поражения электрическим током запре-щается: часто включать и выключать компьютер без необхо-димости, прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудо-вании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения пита-ния, с признаками электрического напряжения на корпусе, класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы.
Запрещается под напряжением очищать от пыли и за-грязнения электрооборудование.
Запрещается проверять работоспособность электро-оборудования в неприспособленных для эксплуатации помеще-ниях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих за-землить доступные металлические части.
Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудова-ния. Ремонт электроаппаратуры производится только спе-циалистами-техниками с соблюдением необходимых техниче-ских требований.
Во избежание поражения электрическим током, при поль-зовании электроприборами нельзя касаться одновременно ка-ких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций, соединенных с землей.
При пользовании электроэнергией в сырых помещениях соблюдать особую осторожность.
1.4.3 Требования безопасности в аварийных ситуациях
При обнаружении неисправности немедленно обесточить электрооборудование, оповестить администрацию. Продол-жение работы возможно только после устранения неисправно-сти.
При обнаружении оборвавшегося провода необходимо не-медленно сообщить об этом администрации, принять меры по исключению контакта с ним людей. Прикосновение к проводу опасно для жизни.
Во всех случаях поражения человека электрическим то-ком немедленно вызывают врача. До прибытия врача нужно, не теряя времени, приступить к оказанию первой помощи по-страдавшему.
Искусственное дыхание пораженному электрическим то-ком производится вплоть до прибытия врача.
На рабочем месте запрещается иметь огнеопасные ве-щества
В помещениях запрещается:
 зажигать огонь;
 включать электрооборудование, если в помещении пах-нет газом;
 курить;
 сушить что-либо на отопительных приборах;
 закрывать вентиляционные отверстия в электроаппа-ратуре.
Источниками воспламенения являются:
 искра при разряде статического электричества;
 искры от электрооборудования;
 искры от удара и трения;
 открытое пламя.
При возникновении пожароопасной ситуации или пожара персонал должен немедленно принять необходимые меры для его ликвидации, одновременно оповестить о пожаре админи-страцию.
1.4.4 Требования безопасности по окончании работы
После окончания работы необходимо обесточить все средства вычислительной техники и периферийное оборудо-вание. В случае непрерывного производственного процесса не-обходимо оставить включенными только необходимое обору-дование.

2Выполнение индивидуального
задания
2.1 Понятие и компоненты звуковой системы ПК
Звуковая система ПК конструктивно представляет со-бой звуковые карты, либо устанавливаемые в слот материн-ской платы, либо интегрированные на материнскую плату или карту расширения другой подсистемы ПК. Отдельные функ-циональные модули звуковой системы могут выполняться в виде дочерних плат, устанавливаемых в соответствующие разъемы звуковой карты.
Звуковая система персонального компьютера служит для воспроизведения звуковых эффектов и речи, сопровождающей воспроизводимую видеоинформацию.
Включает в себя:
 модуль записи/воспроизведения;
 синтезатор;
 модуль интерфейсов;
 микшер;
 акустическую систему.

Рисунок 4 -Структура звуковой системы ПК

Компоненты звуковой системы (исключая акустическую систему) конструктивно оформляются в виде отдельной зву-ковой платы или частично реализуются в виде микросхем на материнской плате компьютера.
1. Модуль записи и воспроизведения звуковой системы осуществляет аналого-цифровое и цифроаналоговое преобра-зования в режиме программной передачи звуковых данных или передачи их по каналам DMA (DirectMemoryAccess- канал прямо-го доступа к памяти).
2. Электромузыкальный цифровой синтезатор звуковой системы позволяет генерировать практически любые звуки, в том числе звучание реальных музыкальных инструментов.
3. Модуль интерфейсов обеспечивает обмен данными ме-жду звуковой системой и другими внешними и внутренними устройствами.
Подключение ПК в MIDI-сеть осуществляется с помощью специального MIDI-адаптера, который имеет три MIDI-порта: ввода, вывода и сквозной передачи данных, а также два разъе-ма для Подключения джойстиков.
4. Модуль микшера звуковой карты выполняет:
 коммутацию (подключение/отключение) источников и приемников звуковых сигналов, а также регулирование их уров-ня;
 микширование (смешивание) нескольких звуковых сигна-лов и регулирование уровня результирующего сигнала.
Программное управление микшером осуществляется ли-бо средствами Windows, либо с помощью программы-микшера, поставляемой в комплекте с программным обеспечением зву-ковой карты.
5. Акустическая система (АС) непосредственно преобра-зует звуковой электрический сигнал в акустические колебания и является последним звеном звуковоспроизводящего трак-та.В состав АС, как правило, входят несколько звуковых коло-нок, каждая из которых может иметь один или несколько дина-миков.
Количество колонок в АС зависит от числа компонентов, составляющих звуковой сигнал и образующих отдельные зву-ковые каналы.
2.2 Описание и технические характеристики звуко-вой системы ПК

Рисунок 5 – Звуковая карта Creative SB 5.1 VX

Характеристики звуковой карты:
Общие характеристики.
 Тип – внутренняя;
 Тип подключения – PCI;
 Необходимость дополнительного питания – нет;
 Возможность вывода многоканального звука – есть;
Звуковые характеристики.
 Разрядность ЦАП – 24 бит;
 Максимальная частота ЦАП (стерео)- 96 кГц;
Аналоговые входы.
 Входных аналоговых каналов – 2;
 Входных разъемов jack 3.5 мм – 1;
 Микрофонных входов – 1;
Аналоговые выходы.
 Выходных аналоговых каналов – 6;
 Выходных аналоговых разъемов – 3;
Поддержка стандартов.
 Поддержка EAX - v. 2;
 Поддержка ASIO – нет.

Рисунок 6 – Акустическая система
Ritmix SP-2025

Характеристики.
 Управление - регулятор громкости, кнопка вкл./выкл. Питания;
 Диапазон воспроизводимых частот - 210 - 20 000 Гц;
 Мощность звука (динамики) - 5 Вт (RMS);
 Диаметр излучателя - 51 x 102 мм;
 Питание - сеть 220 В;
 Выходы - 3,5 мм (на наушники);
 Размеры - 79 x 86 x 210 мм;
 Вес - 673 г

2.3 Принцип работы звуковой системы ПК
Принцип работы звуковой системы ПК заключается в следующих этапах.
1. Модуль записи и воспроизведения звука.
Звуковой сигнал может быть представлен в аналоговой или цифровой форме.
Если при записи звука пользуются микрофоном, который преобразует непрерывный во времени звуковой сигнал в непре-рывный во времени электрический сигнал, получают звуковой сигнал в аналоговой форме. Поскольку амплитуда звуковой волны определяет громкость звука, а ее частота - высоту звукового тона, постольку для сохранения достоверной ин-формации о звуке напряжение электрического сигнала должно быть пропорционально звуковому давлению, а его частота должна соответствовать частоте колебаний звукового дав-ления.
На вход звуковой карты ПК в большинстве случаев звуко-вой сигнал подается в аналоговой форме. В связи с тем, что ПК оперирует только цифровыми сигналами, аналоговый сиг-нал должен быть преобразован в цифровой. Вместе с тем аку-стическая система, установленная на выходе звуковой карты ПК, воспринимает только аналоговые электрические сигналы, поэтому после обработки сигнала с помощью ПК необходимо обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый.
Аналого-цифровое преобразование осуществляется спе-циальным электронным устройством - аналого-цифровым преобразователем (АЦП), в котором дискретные отсчеты сигнала преобразуются в последовательность чисел. Полу-ченный поток цифровых данных, т.е. сигнал, включает как по-лезные, так и нежелательные высокочастотные помехи, для фильтрации которых полученные цифровые данные пропуска-ются через цифровой фильтр.
Цифроаналоговое преобразование в общем случае проис-ходит в два этапа. На первом этапе из потока цифровых дан-ных с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) вы-деляют отсчеты сигнала, следующие с частотой дискрети-зации. На втором этапе из дискретных отсчетов путем сгла-живания (интерполяции) формируется непрерывный аналого-вый сигнал с помощью фильтра низкой частоты, который по-давляет периодические составляющие спектра дискретного сигнала.
2. Синтез - компьютер посылает в звуковую карту нот-ную информацию, а карта преобразует ее в аналоговый сигнал (музыку). Существует два способа синтеза:
а) FrequencyModulation (FM) synthesis , при котором звук воспроизводит специальный синтезатор, который оперирует математическим представлением звуковой волны (частота, амплитуда, etc) и из совокупности таких искусственных звуков создается практически любое необходимое звучание.
Большинство систем, оснащенных FM-синтезом показы-вают очень неплохие результаты на проигрывании "компью-терной" музыки, но попытка симулировать звучание живых ин-струментов не очень хорошо удается. Ущербность FM-синтеза состоит в том, что с его помощью очень сложно (практически невозможно) создать действительно реалисти-ческую инструментальную музыку, с большим наличием высо-ких тонов (флейта, гитара, etc). Первой звуковой картой, ко-торая стала использовать эту технологию, был легендарный Adlib, который для этой целей использовал чип из синтеза Yamaha YM3812FM. Большинство Adlib-совместимых карт (SoundBlaster, ProAudioSpectrum) также используют эту тех-нологию, только на других более современных типах микро-схем, таких как Yamaha YMF262 (OPL-3) FM.
б) синтез по таблице волн (Wavetablesynthesis), при этом методе синтеза заданный звук "набирается" не из синусов ма-тематических волн, а из набора реально озвученных инстру-ментов - самплов. Самплы сохраняются в RAM или ROM звуко-вой карты. Специальный звуковой процессор выполняет опера-ции над самлами (с помощью различного рода математических преобразований изменяется высота звука, тембр, звук допол-няется спецэффектами).
Так как самплы - оцифровки реальных инструментов, они делают звук крайне реалистичным. До не давнего времени по-добная техника использовалась только в hi-end инструментах, но она становится все более популярной теперь. Пример попу-лярной карты, использующей WS GravisUltraSound(GUS).
3. MIDI. Компьютер посылает на MIDI-интерфейс специ-альные коды, каждый из которых обозначает действие, кото-рое должен произ вести MIDI-устройство (обычно это синте-затор) (General) MIDI - это основной стандарт большинства звуковых плат. Звуковая плата, самостоятельно интерпре-тирует, посылаемые коды и приводит им в соответствие зву-ковые самлы(илипатчи), хранящиеся в памяти карты. Количе-ство этих патчей в стандарте GM равно 128. На PC - совмес-тимых компьютерах исторически сложились два MIDI-интерфейса: UART MIDI и MPU-401. Первый рализован в SoundBlasters картах, второй использовался в ранних моделях Roland.
4. Блок интерфейса ISAили PCI
Интерфейс ISA в 1998 г. был вытеснен в звуковых картах интерфейсом PCI.
Интерфейс PCI обеспечивает широкую полосу пропуска-ния (например, версия 2.1 - более 260 Мбит/с), что позволяет передавать потоки звуковых данных параллельно. Использова-ние шины PCI позволяет повысить качество звука, обеспечив отношение сигнал/шум свыше 90 дБ. Кроме того, шина PCI обеспечивает возможность кооперативной обработки звуко-вых данных, когда задачи обработки и передачи данных распре-деляются между звуковой системой и CPU.

Рисунок 7 - Устройство и принцип работы.
2.4 Этапы настройки и конфигурирования Звуковой системы ПК
Звуковая карта может быть встроена в материнскую плату или отдельно устанавливаться в отдельный слот на мп.Настройка звуковой картыбудет произведена в 2 этапа.
1. Установка ПО.
Прежде всего надо установить драйвера. Конечно, скорее всего ОС Windows уже сама нашла и установила драйвера для звукового устройства, однако для получения доступа ко всему функционалу, а также для душевного спокойствия, установим пакет драйверов непосредственно от Realtek, Указанные здесь настройки проверялись на версии драйверов R2.67.Скачиваем драйвера, производим несложную процедуру установки (запус-тив HD_Audio/Setup.exe), перезагружаем компьютер. После за-грузки ОС в системном трее должен появиться коричневый значок динамика.
2. Настройка драйверов
Панель Управления Windows->Оборудование и звук->Звуки, убедившись, что наши наушники или динамики подключены в зеленое гнездо звуковой карты, отключаем все ненужные устройства, а наше подключенное устройство делаем устройством по умолчанию.
Когда настройка звуковой карты завершена можно под-ключать акустическую систему.
2.5 Инструменты для диагностики и ремонта
Звуковой системы ПК
Звуковая система ПК как и все другие компоненты ком-пьютера со временем выходят из строя. Для диагностики и ремонта Звуковой системы ПК необходимы следующие инст-рументы:
 электрический паяльник;

Рисунок 8 – электрический паяльник

Паяльник - ручной инструмент, применяемый при луже-нии и пайке для нагрева деталей, флюса, расплавления припоя и внесения его в место контакта спаиваемых деталей. Рабо-чая часть паяльника, обычно называемая жалом, нагревается пламенем (например от паяльной лампы) или электрическим током.
С помощью паяльника можно припаивать неисправные компоненты на звуковой карте или припаивать проводки кабе-ля к штекеру.
 Изолента -предназначенная для электрической изоля-ции токоведущих частей.
Изолентой обматывают кабель где проходила пайка.

Рисунок 9 - изолента
 Отвертки – служат для демонтажа и монтажа звуковой карты, и акустической системы.

Рисунок 10 – отвертки

 BIOS – базовая система вводавывода. Можно настро-ить подключение звуковой карты.
 провода и штекеры – служат для замены неисправных проводов и штекеров.

Рисунок 11 – провода и штекеры

 мультиметр;

Рисунок 9 – Мультиметр

Мультиметр служит для измерения контрольных пара-метров.

2.6 Виды неисправностей звуковой системы и их устранение
1. Неисправности звуковой картыочень распространен-ное явления, эта поломка возникает очень легко, но устранить ее очень не просто, так как причина возникновения в от-сутствии звука может скрываться в самых неожиданных мес-тах компьютера.
a) При включении системного блока, отсутствуют звуковых сигналы. Причины поломки и как устранить:
 проверить правильность подключения колонок к разъе-му звуковой карты и подключения к сети питания самих коло-нок.
 отсутствие драйверов и аппаратная не совмести-мость программ может привести к программной ошибке или сбою в работе звуковой карты, здесь необходимо проверить программное и аппаратную совместимость звуковой карты с остальным оборудованием в диспетчере устройств системы и при необходимости удалить конфликтные программы и ус-тановить необходимые драйвера.
 неисправность звуковой карты может сопровождаться вышедшими из строя элементами и деталями звуковой карты, например сам выход звуковой карты или отошла пайка на са-мой дорожке, которые необходимо пропаять.
 звуковая карта, тем более если она встроенная, может попросту отключена в Биосе, которую необходимо включить.
 очень часто встроенная звуковая карта попросту вы-горает, и ее заменяют на внешнюю или внутреннюю, при их подключении необходимо отключить встроенную звуковую карту в БИОСе, это необходимо для того чтобы не было ап-паратной ошибки в работе системного блока.
б)От колонок идет гул и непонятный фон - неисправны штекера подключения, которые необходимо пропаять или за-менить, со временем теряется емкость конденсаторов на звуковой карте и в блоке предварительного усиления сигнала самих колонок.
в) От колонок идут не понятные прерывистые звуки и посторонние шумы - в этом случае, отсутствуют необходи-мые звуковые кодеки. Которые, необходимо заменить или об-новить через необходимое программное обеспечение.
2.Неисправности акустических систем.
Акустические системы, особенно недорогие и от неиз-вестных производителей, не выдерживают длительной экс-плуатации на предельной мощности, так как их встроенный блок питания рассчитан на номинальную нагрузку, а такая на-грузка создается при громкости звука около 80% от макси-мальной. Поэтому, естественно, что при эксплуатации сис-темы на максимальной громкости, блок питания испытывает повышенные нагрузки, а это вызывает перегрев элементов схемы, и, как следствие, их повреждение.
Довольно часто причиной искажений звука становятся механические регуляторы громкости. "Вычислить" такой ре-гулятор просто, достаточно прибавить или убавить гром-кость звука, возникающие в это время хрипы и трески будут свидетельством того, что рабочая часть регулятора изно-шена, такой регулятор необходимо заменить аналогичным.
При эксплуатации на максимальной громкости может пе-регореть обмотка катушки динамика, такой громкоговори-тель придется заменить, также подлежат замене динамики со значительными повреждениями диффузора, если повреждение небольшое и диффузор из бумаги, можно попытаться его за-клеить кусочком ватмана.
При эксплуатации динамиков на большой мощности про-исходит обрыв проводника соединяющего внешнюю клемму громкоговорителя с клеммой его диффузора, в этом случае все ремонтируется обычной пайкой.
Часто причиной неисправности становятся обрывы про-водов возле штекеров подключения, причем изоляция этих про-водов в большинстве случаев остается цела, что затрудняет диагностику. "Вызвонить" такое повреждение можно при по-мощи мультиметра, если он у вас отсутствует, то можно воспользоваться батарейкой и обычной лампочкой из фонари-ка, для этого один контакт лампочки соединяется с батарей-кой напрямую, а второй контакт присоединяется к батарейке через проверяемый кабель, ну а дальше все понятно - лампочка загорелась кабель целый не загорелась - поврежден. В случае повреждения желательно такой кабель заменить, ведь как мы знаем повреждение кабелей наиболее часто происходит очень близко к разъему, хотя можно попытаться исправить и это. Для этого потребуется очистить штекер от покрывающей его пластмассы, припаять к нему проводки кабеля заново, за-тем все это тщательно замотать изолентой.

3 Работа с компьютерной сетью
3.1 Описание места прокладки компьютерной сети и имеющегося оборудования
Место прокладки сети 2 этаж здания суши-бар «Саму-рай» по ул. Цвилинга 21.
Данный этаж содержит одну комнату, размер комнаты: длина комнаты 5,10 метров. Ширина комнаты 3 метра. Высо-та комнаты 3,1 метра. Площадь комнаты составляет 20 квадратных метра.
В комнате имеется: одно окно, одна дверь, 4 лампы уста-новленных в навесном потолке, две батареи, один стула, шкаф, диван, холодильник, компьютерный стол.

Имеющееся оборудование:
- коммутаторD-LinkDES-1210-28/ME;
- кабельNETLANEC-UU002-5-PVC-GY,2 пары, Кат.5, внутренний;
- сетевые розетки для подключения кабеля RJ-45;
- кабель канал.
3.2 Проектирование компьютерной сети и выбор оборудования

При проектировании компьютерной сети использовалась топология сети – звезда, т.к.все компьютеры сети присоеди-нены к центральному узлу(коммутатору), образуя физический сегмент сети.
Тип кабеля, используемый при проектировании сети - эк-ранированная витая пара категории 5, обеспечивают пропуск-ную способность 100Мбит/с, предназначена для прокладки внутри помещения. К достоинствам данного кабеля можно от-нести его недорогую стоимость, однако при этом полностью соответствуя стандартам и доступностью.
Для защиты кабелейиспользовались кабель каналы, а также устанавливались боксы TDM на 6 модулей. Преимуще-ством данных боксов является:
- удобство монтажа на боковых и задней стенке корпуса выштампованы легко удаляемые вводы для кабеля, а разметка с указанием установочных размеров на задней стенке сделает монтаж более точным;
- специальный замок-защёлка позволяет фиксировать дверцу бокса в открытом положении;
- все шурупы, входящие в состав бокса, имеют универ-сальную шляпку. Она подходит как под крестовую, так и под плоскую отвёртку.
Коммутатор используемый при проектировании сети, был выбран D-LinkDES-1210-28/ME. Так как данный коммутатор обладает расширенным функционалом, и к тому же являются недорогим решением по созданию безопасной и высокопроизво-дительной сети.Отличительными особенностями данного коммутатора являются высокая плотность портов, оснащен 24 портами FastEthernet, а также 4 портами GigabitEthernet, включая 2 комбо-порта 1000Base-T/SFP, которые поддержива-ют как трансиверы SFP Gigabit, так и 100BASE-FX.
К преимуществам можно отнести: функцию управления широковещательным штормом, которая сводит к минимуму вероятность вирусных атак в сети, а так же функциюзерка-лирования портов, которая упрощает диагностику трафика, а также помогает администраторам следить за производи-тельностью коммутатора и изменять ее в случае необходи-мости.
Приложение В

3.3 Этапы монтажа и настройки компьютерной сети
При монтаже использовался Кабель NikoLan NKL 4700B-BK, который является качественным экранированным 4-х пар-ным кабелем со сплошной жилой и предназначен для внешней прокладки. Жесткая полиэтиленовая оболочка не боится ультрафиолета, устойчива к холоду вплоть до минус 60 гра-дусов, и внешним воздействиям.
При креплении кабеля, необходимо канцелярским ножом снять слой оплётки, под которой находится многожильный стальной трос. Далее с помощью шуруповерта и болта с шестигранной головкой наматываем на болт стальной трос, который при закручивании стянет основой кабеля, на этом монтаж закончен.
Далее необходимо обжать экранированную витую пару по стандарту, который используется на предприятии. Он выгля-дит вот так:
1 –белооранжевый;
2 – оранжевый;
3 –белосиний;
4 – зеленый;
5 – белозеленый;
6 – синий;
7 –белокоричневый;
8 – коричневый.
Перед обжатием кабеля, необходимо его подготовить. Для начала снимаем оплетку, аккуратно надрезая кабель. После удаляем экранированную пленку. И заключительным этапом будет расправить каждую жилу, чтобы она выглядела как струна, и по стандарту вставить в коннектор RJ-45, и об-жать обжимным инструментом.
После всех манипуляций с кабелем, необходимо настро-ить его на компьютере. Для того чтобы настроить необхо-димо задать свой личный IPадрес, маску подсети, основной шлюз, предпочитаемый шлюз, и альтернативный шлюз кото-рый у каждого абонента отличается от другого абонента, так как на каждого абонента выдается свой личный договор, в котором и содержится вся необходимая информация по на-стройке.
После выполненных шагов, замеряем скорость и пинг с помощью сайта www.speedtest.net, чтобы примерно всё соот-ветствовало заявленному тарифу.
3.4 Способы и инструменты тестирования компь-ютерной сети
3.4. 1 Использование тестеров

Наиболее объективным и простым способом тестирова-ния всех особенностей локальной сети является использова-ние разного рода тестеров. Они позволяют максимально ав-томатизировать и упростить процесс тестирования, поэто-му, если есть такая возможность, желательно применять именно этот способ.
Существуют разные варианты тестеров, отличающихся методами тестирования, количеством разнообразных тестов, а также способом выдачи результатов. От этих функций напрямую зависит стоимость тестирующего оборудования. На рынке существует достаточно много тестирующего обо-рудования от разных производителей, стоимость которого колеблется в широком диапазоне: от $50 до $20 000. По по-нятным причинам использовать дорогостоящее оборудование может себе позволить лишь серьезная фирма, предоставляю-щая профессиональные услуги по монтажу СКС. На практике при тестировании большей части создаваемых локальных се-тей с 30–50 компьютерами применяются простейшие тесте-ры, которые позволяют только проверять состояние кабель-ного сегмента, чего в 90 % случаев вполне достаточно.
Различают два основных вида тестеров: для тестирова-ния физических линий и сетевые анализаторы.
Тестеры для тестирования физических линий получили наибольшее распространение благодаря своей цене. Такой тестер способен определять неисправность кабельного сег-мента на физическом уровне, вплоть до определения места обрыва проводников. Кроме того, он может, например, про-тестировать волновое сопротивление линии или измерить скорость передачи данных, что позволяет определить исполь-зуемый сетевой стандарт или соответствие определенному стандарту. Покупку такого тестера может позволить себе даже небольшая фирма, что даст возможность быстро опре-делять и устранять неисправность в процессе эксплуатации локальной сети.
Сетевые анализаторы – дорогостоящее оборудование, приобретение которого могут себе позволить только сете-вые интеграторы. С помощью такого сетевого анализатора можно не только исследовать характеристики кабельной структуры, но и получить полную информацию о процессе, происходящем при прохождении сигнала от любого узла к лю-бому узлу, с определением проблемных сегментов и «узких мест». Кроме того, можно даже прогнозировать состояние сети в ближайшем будущем и пути решения или предотвраще-ния будущих проблем.
Внешний вид тестера, позволяющего оценить физиче-скую целостность кабельного сегмента любой длины, показан на рисунке 13.

Рисунок 13 - кабельный тестер с набором переходников
Хороший тестер позволяет оценить максимальное коли-чество параметров кабеля, для чего в комплекте с тестером часто идут разного рода переходники и вспомогательные ин-струменты. Например, используя соответствующие переход-ники, можно производить тестирование как коаксиальных сег-ментов, так и сегментов кабеля «витая пара». Что касается оптоволоконных линий, то оборудование для их тестирования имеет более сложную конструкцию и часто ориентировано только на тестирование оптоволокна.
Тестирование кабельного сегмента происходит разными способами, которые зависят от наличия доступа к кабелю. Один из способов заключается в следующем: конец обжатого кабеля подключается к разъему на тестере, а на второй конец устанавливается специальная заглушка. В результате тес-тер может проверить сопротивление каждого проводника, а также соответствие их подключению одному из стандартов. Использование данных о сопротивлении позволяет определить технические характеристики кабеля, а также выяснить расстояние до точки обрыва.
3.4.2 Использование программного способа
Когда возможности приобретения тестера нет, что часто происходит при монтаже офисной или «домашней» се-ти, целостность и качество кабельного сегмента можно про-верить и программным путем, используя, например, систем-ную утилиту ping.
Принцип работы этого метода крайне прост и сводится к тому, чтобы попытаться передать через кабель любые дан-ные.
Например, чтобы проверить сегмент коаксиального пу-ти, необходимо соединить им два компьютера и установить на них терминаторы. Далее нужно настроить IP-адресацию каждого компьютера, присвоив одному, например, IP-адрес 192.168.2.1, а второму – 192.168.2.2 с маской подсети 255.255.255.0. Затем на компьютере с адресом 192.168.2.1 сле-дует запустить командную строку, в которой ввести следую-щую команду: ping 192.168.2.2
Если в результате выполнения этой команды последует ответ "Ответ от 192.168.2.2: число байт=32 время < 1мс TTL=64", значит, кабельный сегмент физически цел.
Если же в результате выполнения команды на экране появится надпись "Превышен интервал ожидания для запроса", это будет свидетельствовать о том, что кабель имеет об-рыв или коннекторы обжаты неправильно.
Подобным образом можно производить тестирование любого кабеля, в том числе и кабеля «витая пара». В случае с кабелем «витая пара» подобного рода подключение возможно только для варианта кроссовер. Если же необходимо протес-тировать работоспособность кабеля типа патч-корд, его не-обходимо подключать к центральному узлу, например, комму-татору, а в паре с ним использовать заведомо рабочий кабель, который подключен ко второму компьютеру.

Заключение
В процессе прохождения производственной практики по ПМ 03. «Техническое обслуживание и ремонт компьютерных систем и комплексов» были выполнены следующие задачи:
 изучена структура предприятия ООО «ТЕЛКОМ» и ос-новные виды его деятельности;
 изучена работа звуковой системы ПК, она заключается в 4 этапах.(Приложение А)
 Рассмотрены этапы настройки и конфигурирования звуковой системы ПК, которые заключаются в двух этапах;
 перечислены инструменты необходимые для диагно-стики и ремонта Звуковой системы ПК, к ним относятся: на-бор отверток, изолента, мультиметр, паяльник.
 изучены виды неисправностей звуковой системы ПК и их устранение.
Таким образом, полученные на практике знания и сфор-мированные умения можно применять в будущей профессио-нальной деятельности
Список литературы
1. Стандарты по локальным вычислительным сетям: Справочник / В. К. Щербо, В. М. Киреичев, С. И. Самойленко; под ред. С. И. Самойленко. - М.: Радио и связь, 2005.
2. Практическая передача данных: Модемы, сети и про-токолы / Ф. Дженнингс; пер. с англ. - М.: Мир, 2000.
3. Сети ЭВМ: протоколы стандарты, интерфейсы / Ю. Блэк; пер. с англ. - М.: Мир, 1999.
4. Fast Ethernet / Л. Куинн, Р. Рассел. - BHV-Киев, 2007.
5. Коммутация и маршрутизация IP/IPX трафика / М. В. Кульгин, АйТи. - М.: Компьютер-пресс, 2001.
6. Волоконная оптика в локальных и корпоративных се-тях связи / А. Б. Семенов, АйТи. - М.: Компьютер-пресс, 1998.
7. Протоколы Internet. С. Золотов. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 2002.
8. Персональные компьютеры в сетях TCP/IP. Крейг Хант; пер. с англ. - BHV-Киев, 2003.
9. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / Пятибратов и др. - ФИС, 2004.
10. Высокопроизводительные сети. Энциклопедия поль-зователя / А. Марк Спортак и др.; пер. с англ. - Киев: Диа-Софт, 2006.

Приложение А

Устройство и принцип работы звуковой системы ПК

Приложение Б

Анализ финансовых затрат на ремонт аудиосис-темы

Приложение В

Проект компьютерной сети

Приложение Г

Анализ финансовых затрат на создание
компьютерной сети

Приложение Д

Скриншот схемы сети и листинг команд настройки рабочих станций в программе CiscoPacketTracer

Приложение Е

Листинг команд настройки
активного сетевого оборудования в программе Cisco-PacketTracer

Приложение Ж

Листинг команд настройки активного сетевого оборудования в CPT

Категории

Популярное