Реферат: Звуковые системы IBM PC
Реферат: Звуковые системы IBM PC
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Введение ................................................ 3
Основные методы озвучивания ............................. 4
Звуковые возможности семейства IBM PC ................... 5
Обзор звуковых карт ..................................... 5
Covox .................................................. 5
Adlib .................................................. 6
Sound Blaster Pro ...................................... 7
Sound Blaster 16 ....................................... 8
Pro Audio Spectrim ..................................... 8
Gravis UltraSound ...................................... 8
Roland ................................................. 9
Другие карты ...........................................10
Сводная таблица ........................................11
ТТХ звуковых плат : основные понятия ....................12
Какую плату выбрать ? ...................................13
Список использованной литературы ........................14
ВВЕДЕНИЕ
Взаимодействие человека с ЭВМ должно быть прежде всего взаим-
ным ( на то оно и общение ). Взаимность, в свою очередь, предус-
матривает возможность общения как человека с ЭВМ, так и ЭВМ с че-
ловеком. Сама схема взаимодействия крайне проста :
┌────────┐ ┌────────┐
│ │ ┌────────────────────┐ │ C │
│ H ├────┤ input devices ├───> O │
│ U │ └────────────────────┘ │ M │
│ M │ │ P │
│ A │ ┌────────────────────┐ │ U │
│ N <────┤ output devices ├───┤ T │
│ │ └────────────────────┘ │ E │
│ │ │ R │
└────────┘ └────────┘
,где
input devices - устройства, с помощью которых ЭВМ получает
информацию от человека
output devices - устройства, с помощью которых ЭВМ передает
информацию человеку
Обычно, при традиционном подходе input devices = keborad &
mouse, а output devices = monitor & printer. В ряде случаев воз-
можно добавление других устройств, таких как сканеры, дигитайзе-
ры, плоттеры, графические планшеты, но при всем своем разнообра-
зии до последнего времени все output devices были спроектированы
для использования в качестве информационного канала зрительную
систему человека. Другим чувствам отводилась в лучшем случае роль
сигнализаторов ( принтер пищал, когда кончалась бумага, а блок
питания неприятно пах, когда горел ;-). Конечно, более 90% инфор-
мации из окружающей среды человек получает из зрительного канала,
но он не должен получать информацию _только_ этим путем. Глухоне-
мой человек - это инвалид, глухонемая ЭВМ - неполноценный компью-
тер. Неоспоримый факт, что визуальная информация, дополненная
звуковой гораздо эффективнее простого зрительного воздействия.
Попробуйте, заткнув уши, пообщаться с кем-нибудь хотя бы минуту -
сомневаюсь, что вы получите большое удовольствие, равно как и ваш
собеседник. Однако пока многие ортодоксально настроенные програм-
мисты/проектировщики до сих пор не хотят признавать, что звуко-
вое воздействие может играть роль не только сигнализатора, но ин-
формационного канала, и соответственно от неумения и/или нежела-
ния не используют в своих проектах возможность не-визуального об-
щения человека с ЭВМ, но даже они никогда не смотрят телевизор
без звука ;-). В настоящее время любой крупный проект, не осно-
щенный средствами multimedia ( в дальнейшем под словом "средства
multimedia" мы будем прежде всего понимать совокупность аппарат-
но/программных средств, дополняющие традиционно визуальные спосо-
бы взаимодействия человека с ЭВМ ) обречен на провал.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОЗВУЧИВАНИЯ
Есть много способов заставить компьютер заговорить или заиграть.
1. Цифроаналоговое преобразование ( Digital to Analogue (D/A)
conversion ). Любой звук ( музыка или речь) содержаться в па-
мяти компьютера в цифровом виде ( в виде самплов ) и с по-
мощью DAC трансформируются в аналоговый сигнал, который по-
дается на усиливающую аппаратуру, а затем на наушники, колон-
ки, etc.
2. Синтез. Компьютер посылает в звуковую карту нотную информацию,
а карта преобразует ее в аналоговый сигнал ( музыку ). Сущес-
твует два способа синтеза :
а) Frequency Modulation (FM) synthesis , при котором звук вос-
производит специальный синтезатор, который оперирует мате-
матическим представлением звуковой волны ( частота, ампли-
туда, etc ) и из совокупности таких искусственных звуков
создается практически любое необходимое звучание.
Большинство систем, оснащенных FM-синтезом показывают очень
неплохие результаты на проигрывании "компьютерной" музыки,
но попытка симулировать звучание живых инструментов не
очень хорошо удается. Ущербность FM-синтеза состоит в том,
что с его помощью очень сложно ( я бы сказал, практически
невозможно ) создать действительно реалистическую инстру-
ментальную музыку, с большим наличием высоких тоном (флей-
та, гитара, etc). Первой звуковой картой, которая стала ис-
пользовать эту технологию, был легендарный Adlib, который
для этой целей использовал чип из синтеза Yamaha -
YM3812FM. Большинство Adlib-совместимых карт (SoundBlaster,
Pro Audio Spectrum) также используют эту технологию, только
на других более современных типах микросхем, таких как
Yamaha YMF262 (OPL-3) FM.
б) синтез по таблице волн ( Wavetable synthesis ), 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
преобразования изменяется высота звука, тембр, звук допол-
няется спецэффектами ). Так как самплы - оцифровки реальных
инструментов, они делают звук крайне реалистичным. До не-
давнего времени подобная техника использовалась только в
hi-end инструментах, но она становится все более популяр-
ной теперь. Пример популярной карты, использующей WS -
Gravis Ultra Sound ( GUS ).
3. MIDI. Компьютер посылает на MIDI-интерфейс специальные коды,
каждый из которых обозначает действие, которое должен произ-
вести MIDI-устройство ( обычно это синтезатор ) (General) MIDI
- это основной стандарт большинства звуковых плат. Звуковая
плата, самостоятельно интерпретирует, посылаемые коды и приво-
дит им в соответствие звуковые самлы ( или патчи ), хранящие-
ся в памяти карты. Количество этих патчей в стандарте GM рав-
но 128. На PC - совместимых компьютерах исторически сложились
два MIDI-интерфейса : UART MIDI и MPU-401. Первый рализован в
SoundBlaster's картах, второй использовался в ранних моделях
Roland.
ЗВУКОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СЕМЕЙСТВА IBM PC
PC
Уже на самых первых моделях IBM PC имелся встроенный динамик,
который однако не был предназначен для точного воспроизведения
звука: он не обеспечивал воспроизведения всех частот слышимого
диапазона и не имел средств управления громкостью звучания. И хо-
тя PC speaker сохранился на всех клонах IBM до сего дня - это
скорее дань традиции, чем жизненная необходимость, ибо динамик
никогда не играл сколь-нибудь серьезной роли в общении человека с
ЭВМ.
PCjr
Однако, уже в модели PCjr появился специальный звуковой генера-
тор TI SN76496A, который можно считать предвестником современных
звуковых процессоров. Выход этого звукового генератора, мог быть
подключен к стерео-усилителю, а сам он имел 4 голоса ( не совсем
корректное высказывание - на самом деле микросхема TI имела четы-
ре независимых звуковых генератора, но с точки зрения программис-
та это была одна микросхема, имеющая четыре независимых канала ).
Все четыре голоса имели независимое управление громкостью и час-
тотой звучания. Однако из-за маркетинговых ошибок модель PCjr так
и не получила широкого распространения, была об'явлена неперспек-
тивной, снята с производства и поддержка ее была прекращена. С
этого момента фирма IBM больше не оснащала свои компьютеры звуко-
выми средствами собственной разработки. И с этого момента место
на рынке прочно заняли звуковые платы.
ОБЗОР ЗВУКОВЫХ КАРТ
1. Covox
Своеобразный "внебрачный сын" PC и желания человека услышать
приличный звук с минимумом финансовых затрат. Covox не даром
называют "SoundBlaster для бедных" ибо стоимость его на поря-
док ниже самой дешевой звуковой карты. Суть Covox'a крайне
проста - на любой стандартной IBM-совместимой машине обяза-
тельно присутствует _параллельный_ порт ( обычно он использует-
ся под принтер ). На этот порт можно посылать 8-ми битовые ко-
ды, которые после простого смешивания на выходе дадут вполне
удовлетворительное mono звучание.
Одна из многочисленных схем covox'a представлена ниже :
Resistor naminals :
75 is normally 7,5 KOm
15 is normally 15 KOm
18 2 3 4 5 6 7 8 9
_ _ _ _ _ _ _ _ _
│ │ │ │ │ │ │ │ │
│ █1 █1 █1 █1 █1 █1 █1 █1
│ █5 █5 █5 █5 █5 █5 █5 █5
│ 15 │ │ │ │ │ │ │ │
├────█████──┴─┐├─┐├─┐├─┐├─┐├─┐├─┐├─────┐
│ ││ ││ ││ ││ ││ ││ ││ │
│ │█7│█7│█7│█7│█7│█7│█7 │
│ │█5│█5│█5│█5│█5│█5│█5 │
│ └┘ └┘ └┘ └┘ └┘ └┘ └┘ │
│ │
│ │
_ Ground _ Analog Out
К сожалению из-за того, что основные производители программно-
го обеспечения игнорировали это простое и остроумное устрой-
ство ( сговор с производителями звуковых карт ), то никакой
программной поддержки covox так и не получил. Однако, не сос-
тавляет труда самостоятельно написать драйвер для covox'a и за-
менить им драйвер любой 8-ми битовой звуковой карты, которая
используется в DAC-режиме, или немного изменить код программы,
перенаправив 8-ми битовую оцифровку, скажем в 61-ый порт ППИ.
2. Adlib
Сейчас уже полулегендарная Adlib Sound Card в свое время произ-
вела революцию в мире PC и стала основой всего многочисленного
семейства FM-карт. Конструктивно Adlib устроен очень просто, он
состоит из Oscillator'a, Envelope Generator'a и Level
Controller'a, соединенных последовательно ( последовательность
этих устройств носить также название "operator" ).
┌──────────┐ ┌──────────────────┐ ┌────────────────┐
│Oscillator├─>│Envelope Generator├─>│Level Controller├─> OUTPUT
└──────────┘ └──────────────────┘ └────────────────┘
Oscillator - генерировал звуковую волну определенной частоты,
Envelope Generator - "извращал" волну ( мог например сдвинуть фа-
зу, etc ), этакий предок звукового процессора, а Level Controller
- регулировал уровень выходного сигнала.
Adlib Music Syntezator Card ( ALMSC ) содержал 18 таких операто-
ров. Сами же операторы работали парами и следовательно существо-
вало 2 вида соединения операторов : последовательное или парал-
лельное. В "классическом" FM-синтезе применяется последова-
тельное соединение операторов :
┌─────────────┐ ┌─────────────┐
│ Operator │ │ Operator │
│ A ├─>│ B ├─> SPEAKER
└─────────────┘ └─────────────┘
здесь
Operator A - ведущий ( Modulator )
Operator B - ведомый ( Carrier )
Оператор B генерирует несущую частоту, которая изменяется сог-
ласно волне, генерируемой оператором A. Не смешивается с этой
волной, а именно управляется ей ! Тут уместна некоторая аналогия
с транзисторным ключем, в котором напряжение одном из входов
