COMPONENTELE HARDWARE UTILIZATE: SISTEMUL ACUSTIC FUNDAMENTAL

COMPONENTELE HARDWARE UTILIZATE

1) SISTEMUL ACUSTIC FUNDAMENTAL

Pastreaza modelul simplu introdus de IBM in primul PC, cu scopul de a genera

sunete clare care sa avertizeze utilizatorul asupra evenimentelor din PC. Sistemul

acustic fundamental are trei elemente componente: un generator de ton, un

amplificator si un difuzor.

Generatorul de ton, circuitul de baza folosit pentru generarea sunetelor este

oscilatorul sau ceasul sistemului care genereaza frecventa de operare a CPU din PC.

La primul calculator s-a folosit ca oscilator unul din canalele circuitului integrat

8253, la cele mai noi sunt implementate in cipset.

Amplificatorul, creste puterea semnalului. Sistemul acustic fundamental

foloseste un simplu amplificator operational de 100-200 miliwati. PC-ul standard

contine intre oscilator si difuzor un filtru trece-jos (care elimina frecventele ce

depasesc domeniul auditiv) si un rezistor limitator de curent.

Difuzorul, emite sunetele sistemului, si are 2-3 inci. El se conecteaza la placa

de baza cu un cablu special format dintr-o pereche de fire rasucite.

Programele driver, sunt folosite pentru ca aplicatiile sa poata controla

sistemul acustic fundamental.

2) PLACILE DE SUNET

Toate componentele electronice necesare producerii de sunete sunt incorporate

pe o placa numita de sunet, care asigura prin caracteristicile hardware cateva functii referitoare la componenta audio.

Cea mai importanta functie este de conversia datelor audio digitale in forma

analogica, redata de difuzoare sub formaa de sunete. In plus inregistreaza sunete

pentru redarea ulterioara a unui convertor analogic-digital. Prin sintetizatoarele

interne proprii pot crea sunete iar prin circuitele de mixare combina datele de la toate sursele disponibile PC-ului (microfonul si iesirea convertorului digital-analogic de pe placa de sunet. Tot aici este inclus si un amplificator care preia amestecul audio si il amplifica la volumul dorit.

Placile de sunet pot include si functii suplimentare, ce amai cunoscuta fiind

interfata MIDI, care permite legarea calculatorului la diferite instrumente muzicale

astfel incat PC-ul sa lucreze ca un secventiator, sau invers, permite conectarea unei

claviaturi pentru a controla sintetizatorul placii de sunet.

Clasificarea placilor de sunet se face dupa compatibilitate, conectivitate si

calitate. Compatibilitatea refera la produsele software cu care poate lucra o placa de

sunet, conectivitatea defineste dispozitivele ce pot fi cuplate la ea, de obicei interfete

MIDI si unitati CD, iar calitatea determina gradul de multumire al utilizatorului

relativ la optiunea multimedia.

Jocurile si produsele software trebuie sa respecte standardele industriale de

facto: Ad Lib si Sound Blaster.

Ad Lib este nivelul de baza al compatibilitatii hardware necesare pentru

jocurile DOS, cu acesta fiind compatibile pana si cele mai noi standarde hardware

cum ar fi AudioCodec97.

Sound Blaster, introdus de Creative, utilizeaza un circuit integrat Yamaha

YM3812, cu un singur canal de iesire astfel incat sa poata produce doar sunet mono

si contine un repertoriu fix de 11 voci - sase instrumentale si 5 pentru ritm.

Cele mai noi placi includ cipul de sintetizare FM YM262 sau OPL3, care

produce 20 de voci si poate scoate sunete stereo.

Interfata Sound Blaster opereaza transferand date prin doua porturi de control,

un port de adresa localizat la 0338h si unul de scriere a datelor la 0389h, folosite pentru a accesa cei 224 de registri interni ai placii Sound Blaster. Interfata mai contine si 4 porturi pentru difuzoare, cu adresele 220h 221h pentru difuzorul stanga si 222h 223h pentru cel din dreapta. Cele mai multe placi folosesc o intrerupere software pentru accesul la functiile sale.

Pentru producerea sunetelor in mediul Windows este nevoie de un driver

software compatibil Windows.

Interfata DirectX cere ca o placa de sunet sa incorporeze doua functii de

control specifice pentru dispozitive externe: o interfata pentru CD si una MIDI, plus

un mixer analogic pentru controlul nivelului semnalelor audio.

Performantele placilor de sunet sunt date de gama semnalelor digitale cu care

lucreaza. Pentru calitatea CD se asigura un raspuns in frecventa liniar intre 0 si

15KHz si un raport de semnal/zgomot de 96dB.

3) TRADUCTOARELE

Fac legatura dintre lumea electronica a datelor audio (analogice si digitale) si

cea mecanica a sunetului. Microfonul converteste sunetele in semnale audio iar

difuzoarele efectueaza conversia inversa, de la semnale audio la sunet.

Microfonul

Converteste variatiile de presiune a aerului in variatii de tensiune, acuratetea

traducerii realizate de microfon determinand calitatea sunetelor ce pot fi inregistrate.

tendinta actuala este de a realiza microfoane care sa elimine sunetele nedorite. Se

utilizeaza mai multe tehnologii: microfon dinamic si microfon cu condesator.

Cel dinamic opereaza ca un mic generator ce induce curent intr-o bobina

Pentru a detecta variatiile de presiune in calea undelor sonore este pusa o diafragma

din plastic usor sub forma de calota, conectata la o bobina numita bobina de voce

plasata in jurul unui magnet mic cilindric permanent. Bobina se deplaseaza in timpul

vibratiilor, generand o tensiune mica din care rezulta semnalul trimis placii de sunet.

Cele cu condensator modifica o tensiune existenta, diafragma actionand ca o

placuta a unui condensator electric; cand aceasta vibreaza capacitatea se modifica si

variaza tensiunea.

Microfoanele se descriu prin directionalitate, ele calsificandu-se astfel:

- omnidirectionale, nu tin cont de directia suneteleor

- unidirectionale, are o directie principala, sunetele care vin pe aceasta

numindu-se sunete pe axa iar cele care se abat sunete in afara axei.

- bidirectionale, sensibile la sunetele ce vin de pe doua directii, zona de

sensibilitate formeaza cifra 8.

Microfoanele pot avea impedanta scazuta 50-600 ohmi sau mare peste 50000

ohmi. De regula se prefera o impedanta de 150 ohmi.

Semnalele produse sunt intre -60 si -40 dB. Un nivel ridicat produce

distorsiuni ce pot fi eliminate prin adaugarea unui atenuator.

Microfoanele profesionale folosesc conectori XLR cu trei pini - doua fire si

semnal de masa.

Difuzorul

Pentru a crea sunete ce pot fi auzite, PC-ul efectueaza un lucru mecanic,

necesitand un traductor ce transmite energie de la un sistem la celalalt, numit difuzor dinamic inventat de Kellong Rice in 1921.

Un curent electric activeaza o bobina de voce ce actioneaza ca un electromagnet fiind plasata in jurul unui magnet permanent. Curentul variabil din bobina de voce schimba valoarea campului magnetic ce isi modifica forta de atractie si respingere fata de magnetul permanent, deplasand bobina de voce, la care este conectata o diafragma numita conul difuzorului. Intregul mecanism se numeste de excitare a difuzorului.

Sistemele fonice comerciale impart gama de frecvente auditive ce poate fi

generata in doua sau trei cai.

Difuzoarele de frecventa joasa (subwoofer) opereaza la frecvente mai mici de 150 Hz, cele de frecventa inalta (tweeter) intre 2000 - 5000 Hz peste limita superioara a auzului uman. Difuzoarele de gama medie se ocupa doar de frecvente

intermediare. gama de sunete este impartita in domenii separate de reteaua de

reparare.

Cutia unui difuzor este denumita ecran sau incinta si controleaza fluxul de

sunete. Boxa este cutia ce inconjoara spatele difuzorului.

Difuzorul subwoofer extinde posibilitatile de producere a frecventelor joase ale

unui sistem de sunet dintr-un PC, fiind nevoie de un singura unitate. Difuzoarele

de gama medie si cele pentru frecvente inalte sunt plasate in cutii mai mici

denumite sateliti si includ unul sau doua subwoofere pentru sunete de frecvente

joase.

Difuzoarele active includ un amplificator in timp ce difuzoarele pasive nu au un

astfel de dispozitiv.

4) DISPOZITIVELE MIDI

Pentru a produce fragmente muzicale prin controlarea instrumentelor muzicale

electronice externe se utilizeaza interfata MIDI (Musical Instrument Digital

Interface). Este o conexiune standard pentru interconectarea instrumentelor si

accesoriilor lor si contine de regula componente hardware si software.

Un dispozitiv MIDI contine un emitator si un receptor MIDI, fiecare port MIDI

avand ca nucleu un cip UART ce converteste datele de pe magistrala PC-ului din

formatul paralel in format serial.

Circuitele UART din sistemul MIDI formeaza o conexiune seriala sincrona cu

viteza fixa de 31250 biti/sec. Interfata MIDI se leaga de PC exact ca celelelte

porturi, si folosesc adresa 0330h sau 0220h.

Iesirea unui emitator MIDI este legata de conectorul OUT al dispozitivului MIDI.

Conectorul In face legatura cu un receptor MIDI.

Principalele standarde MIDI sunt:

- General MIDI, contine 128 programe predefinite si 16 canale.

- Basic MIDI cu doar 4 canale si Extended MIDI cu zece canale, sunt

realizate de Microsoft.

- formatul GS, introdus de firma Roland Corporation

- XMIDI, dezvoltat pentru a corecta problemele standardului General MIDI

Placile se sunet sunt mari consumatoare de resurse de sistem, avand nevoie de

mai multe intreruperi, de un interval mare de porturi de intrare/iesire si de un

domeniu dedicat de adrese in memoria DOS inalta