Практическая работа № 7 Тестирование, настройка и эксплуатация звуковой системы ПК.
Тема программы: Периферийные устройства
Цель работы: приобретения навыков работы по тестированию и настройки звуковой системы; ознакомление со средствами конфигурирования аудиоподсистемы персонального компьютера в ОС.
Время выполнения: 2 часа
Оборудование: учебный персональный компьютер.
Программное обеспечение: операционная система, презентация.
Теоретические основы
Звуковые волны, преобразованные в электрический сигнал, например через микрофон, представляют собой так называемый аналоговый сигнал. Частоты звуковых (слышимых) колебаний лежат в диапазоне от 17–20 Гц до 20 кГц. Реальные звуки помимо громкости и частоты характеризуются также тембром. В этом случае кроме основного тона (колебания основной частоты) в сигнале присутствуют также колебания более высоких частот обертона. Именно амплитудами обертонов и характеризуется тембр (насыщенность) звука.
В общем случае IBM РС-совместимые компьютеры имеют несколько возможностей для генерирования (воспроизведения) звука с использованием звуковой карты. Разумеется, выбор конкретного способа зависит в первую очередь от типа конкретной карты. Обычно в функциональном составе звуковых плат можно выделить следующие узлы: модуль для записи и воспроизведения звука, модуль синтезатора и модуль интерфейсов. Таким образом, для воспроизведения звука может использоваться цифро-аналоговое преобразование. В этом случае цифровые выборки реального звукового сигнала хранятся в памяти компьютера (например в виде WAV-файлов) и преобразовываются в аналоговый сигнал через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
Второй способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. Компьютер передаст на звуковую карту некоторую управляющую информацию, по которой и формируется выходной аналоговый сигнал. В настоящее время применяются две основные формы для синтеза звукового сигнала. Это синтез с использованием частотной модуляции (Frequency Modulation), или FM-синтез и синтез с использованием таблицы волн (WaveTable) так называемый табличный, или WT-синтез.
WT (WaveTable – таблица волн) – воспроизведение заранее записанных в цифровом виде звучаний – самплов (samples). Инструменты с малой длительностью звучания обычно записываются полностью, а для остальных может записываться лишь начало/конец звука и небольшая "сpедняя" часть, которая затем пpоигpывается в цикле в течение нужного времени. Для изменения высоты звука оцифровка пpоигpывается с разной скоростью, а чтобы при этом сильно не изменялся хаpактеp звучания – инструменты составляются из нескольких фрагментов для разных диапазонов нот. В сложных синтезаторах используется параллельное пpоигpывание нескольких самплов на одну ноту и дополнительная обpаботка звука (модуляция, фильтрование, различные "оживляющие" эффекты и т.п.). Большинство плат содержит встроенный набор инструментов в ПЗУ, некоторые платы позволяют дополнительно загружать собственные инструменты в ОЗУ платы, а платы семейства GUS (кроме GUS PnP) содержат только ОЗУ и набор стандартных инструментов на диске. Hекотоpые модели PCI-плат позволяют использовать для загрузки инструментов общее ОЗУ компьютера (UMA – Unified Memory Architecture, унифицированная аpхитектуpа памяти).
Достоинства метода – предельная реалистичность звучания классических инструментов и простота получения звука. Недостатки – наличие жесткого набора заранее подготовленных тембpов, многие паpаметpы которых нельзя изменять в реальном времени, большие объемы памяти для самплов (иногда – до мегабайт на инструмент), различия в звучаниях разных синтезатоpов из-за разных наборов стандартных инструментов.
FM (Frequency Modulation – частотная модуляция) – синтез при помощи нескольких генеpатоpов сигнала (обычно синусоидального) со взаимной модуляцией. Каждый генеpатоp снабжается схемой управления частотой и амплитудой сигнала и образует "опеpатоp" – базовую единицу синтеза.
Чаще всего в звуковых картах применяется 2-опеpатоpный (OPL2) синтез и иногда – 4-опеpатоpный (OPL3) (хотя большинство карт поддерживает режим OPL3, стандартное пpогpаммное обеспечение для совместимости пpогpаммиpует их в режиме OPL2). Схема соединения опеpатоpов (алгоритм) и паpаметpы каждого опеpатоpа (частота, амплитуда и закон их изменения во вpемени) определяют тембр звучания; количество опеpатоpов и степень тонкости управления ими определяет предельное количество синтезируемых тембров.
Достоинства метода – отсутствие заpанее записанных звуков и памяти для них, большое pазнообpазие получаемых звучаний, повторяемость тембров на различных картах с совместимыми синтезатоpами. Недостатки – очень малое количество "благозвучных" тембров во всем возможном диапазоне звучаний, отсутствие какого-либо алгоритма для их поиска, крайне грубая имитация звучания реальных инструментов, сложность реализации тонкого управления опеpатоpами, из-за чего в звуковых картах используется сильно упрощенная схема со значительно меньшим диапазоном возможных звучаний.
Помимо этого, компьютер также может управлять устройством, которое либо выдает команды для синтеза звука другим устройством, либо само способно воспроизводить (или синтезировать) звук. В этом случае специальная управляющая информация между такими устройствами передастся по так называемому Mid-интерфейсу (Musical Instruments Digital Interface), а устройство, подключаемое к такому интерфейсу, называется Mid-устройством. В настоящее время существует два вида Mid-интерфейса: UART Mid и MPU-401.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов, разработан в 1982 г. группой ведущих производителей электронных инструментов для унификации методов управления ими и объединения нескольких инструментов в единую систему. Midi – скорее не метод записи звука, а способ записи команд, посылаемых музыкальным инструментам. Mid-файл (обычно это файл с расширением MID) содержит ссылки на ноты, а не запись музыки как таковой. Когда Mid-совместимая звуковая карта получает Mid-файл, карта ищет необходимые звуки в таблице через эти ссылки. В таблице указано, какой инструмент должен звучать для определенной ссылки. Например, большой барабан определен как 55. Когда звуковая карта находит ссылку с номером 55, она выдает звук большого барабана.
Mid-файлы могут проигрываться как на картах с FM-синтезом, так и на картах, основанных на табличном синтезе. Синтезаторы, которые установлены на недорогих звуковых картах, имеют ограниченное число одновременно воспроизводимых голосов (полифония) – до 20 при использовании синтезатора Yamaha OPL3.
Принципиально новым методом явился синтез на базе таблиц волн (Wave Table Synthesis). Его применение позволило радикальным образом решить проблему "в лоб". Вам хочется сыграть определенную ноту на инструменте? Возьмите образец и проиграйте его с более высокой или низкой скоростью – в зависимости от того, какую ноту вам требуется извлечь. В результате получите практически оригинальный звук. Карты, поддерживающие такой тип синтеза, обычно имеют несколько мегабайт памяти для хранения образцов звучания инструментов. Чем больше объем памяти на карте, тем реалистичней становится звучание, ибо в памяти хранится больше образцов, записанных с более высоким разрешением. Стандарт General Mid описывает около 200 инструментов, которые могут использоваться в Mid-файлах. Для хранения образцов звучания таких инструментов требуется до 2-х Мбайт памяти. Отметим, что качество звучания карты, работающей на принципе табличного синтеза, сильно зависит от качества звучания образцов инструментов, хранящихся в памяти этой карты. Если, например, на хранение каждого образца отводится всего несколько килобайт, качество звучания не будет сильно отличаться от качества звучания при FM-синтезе. Обычно на каждый образец отводится порядка 20 Кбайт памяти, то есть всего около 4 Мбайт для всех образцов. Первой картой, использующей принцип хранения образцов звучания инструментов в ОЗУ вместо ПЗУ, стала карта Gravis Ultrasound фирмы Advanced Gravis. Образцы хранятся на диске и загружаются в процессе воспроизведения звуковых сигналов. Кроме того, существует возможность для изменения звучания инструментов, а также замены их.
Эксплуатация звуковой системы. Основной провод, по которому передается звуковой сигнал – это провод от звуковой платы до колонок. Также могут быть неисправны соединительные провода самих колонок. Основной сигнал идет на одну колонку (главную), а от главной колонки сигнал идет ко второй колонке. Чтобы проверить надежность соединения проводов, подключите к колонкам любое устройство, которое воспроизводит звук. Например, mp3-плеер или сотовый телефон. У плеера такой же разъем, как и у звуковой платы. Наличие звука во время прослушивания плеера говорит о работоспособности колонок.
Чтобы проверить работоспособность звуковой карты, необходимо после загрузки операционной системы запустить апплет «Свойства: Звуки и аудиоустройства». Нажмите меню «Пуск», выберите пункт «Панель управления». В открывшемся окне выберите пункт «Звуки и аудиоустройства». В этом апплете снимите галочку с пункта «Выключить звук», если она там стоит, а также увеличьте громкость микшера до максимума (перетащите курсором указатель в крайнее правое положение).
Работоспособность звуковой платы можно запустить через настройку свойств платы. Нажмите меню «Пуск», выберите пункт «Панель управления». В открывшемся окне выберите пункт с названием вашей звуковой платы, для плат Realtek он называется «Realtek HD Конфигурация аудио». В открывшемся окне выберите вкладку, на которой есть возможность прослушать тестовый сигнал. Поочередно будет воспроизводиться звук из левой колонки, а затем из правой колонки. При отсутствии звука стоит задуматься о ремонте или смене звуковой платы.
Аудиосистема
В состав аудиоподсистемы персонального компьютера входят:
- звуковой адаптер;
- устройство воспроизведения звука (наушники, звуковые колонки);
- устройство записи (микрофон).
Для выбора оптимальных режимов работы аудиоподсистемы в ОС Windows XP предназначен компонент Звуки и аудиоустройства панели управления. Внешний вид данного компонента показан на рис.1.
Рис.1. Окно компонента Звуки и аудиоустройства
Компонент «Звуки и аудиоустройства» используется для выбора средств записи и воспроизведения звука и речи, воспроизведения MIDI, регулировки общей громкости аудиоподсистемы, регулировки громкости и баланса каждого из устройств, подключенных к микшеру, а также выбора звуковой схемы компьютера, т.е. сопоставления звуковых сигналов событиям в программах. Кроме того, данный компонент позволяет указать схему расположение динамиков, наиболее соответствующее реальному для данного компьютера, а также выполнить индивидуальную настройку их громкости.
Для вызова окна компонента «Звуки и аудиоустройства» необходимо нажать кнопку Пуск, выбрать команды Настройка и Панель управления, а затем дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на значке Звуки и аудиоустройства.
Практические задания
Последовательно выполните настройки параметров аудиоподсистемы, изложенные в пунктах заданий 1-9.
Задание 1. Выбор устройств воспроизведения и записи звука
1.1. Откройте на панели управления компонент Звуки и аудиоустройства.
1.2. Перейдите на вкладку Аудио.
1.3. В поле Воспроизведение звука раскройте список и выберите используемое по умолчанию устройство.
1.4. В поле Запись звука раскройте список и выберите используемое по умолчанию устройство.
1.5. В поле Воспроизведение MIDI раскройте список и выберите используемое по умолчанию устройство.
Задание 2. Выбор устройств воспроизведения и записи речи
2.1. Откройте на панели управления компонент Звуки и аудиоустройства.
2.2. Перейдите на вкладку Речь.
2.3. В поле Воспроизведение речи раскройте список и выберите используемое по умолчанию устройство.
2.4. В поле Запись речи раскройте список и выберите используемое по умолчанию устройство.
Задание 3. Изменение громкости звука
3.1. На панели управления откройте компонент Звуки и аудиоустройства.
3.2. Перейдите на вкладку Громкость.
3.3. В поле Громкость микшера перетащите ползунок влево или вправо, чтобы уменьшить или увеличить громкость. Чтобы отключить/включить громкость, установите/снимите флажок Выключить звук.
3.4. При необходимости выполнить индивидуальную настройку для каждого устройства, подключенного к микшеру, нажмите кнопку Дополнительно. При этом откроется окно Общая громкость, в котором представлены регуляторы: Общая, Звук, Синтезатор, Лазерный, Микрофон, Громк. лин.вх., PC Beep. Для каждого из них можно выполнить индивидуальную регулировку громкости, стереобаланса, а также выключить/включить громкость.
3.5. Для того чтобы изменить набор отображаемых регуляторов, в меню Параметры выберите команду Свойства. В поле Отображать регуляторы громкости окна Свойства установите флажки для тех источников звука, регуляторы которых должны отображаться в окне Общая громкость. Данную настройку микшера можно выполнить как для устройств вывода (Output), так и для устройств ввода (Input), выбрав соответствующую категорию в списке Микшер окна Свойства. Нажмите кнопку OK для подтверждения выбора.
Задание 4. Настройка динамиков
4.1. Откройте на панели управления компонент Звуки и аудиоустройства.
4.2. На вкладке Громкость в поле Настройка динамиков нажмите кнопку Громкость динамиков.
4.3. Подвиньте ползунок влево или вправо, чтобы уменьшить или увеличить громкость каждого динамика.
4.4. Чтобы одновременно подвинуть все ползунки, сохраняя их относительное положение, установите флажок Передвигать все регуляторы одновременно.
4.5. Для задания схемы расположения динамиков в поле Настройка динамиков нажмите кнопку Дополнительно. В окне Дополнительные свойства звука в списке Расположение динамиков выберите схему, наиболее соответствующую реальному расположению динамиков для вашего компьютера. Нажмите кнопку OK для подтверждения выбора.
Задание 5. Создание звуковой схемы
5.1. Откройте на панели управления компонент Звуки и аудиоустройства.
5.2. На вкладке Звуки в списке Программные события, щелкните на программном событии, для которого нужно назначить звук.
5.3. В поле Звуки выберите файл звукозаписи, который будет исполняться при каждом возникновении события.
5.4. Если нужный файл звукозаписи в списке отсутствует, нажмите кнопку Обзор. Откроется окно выбора со списком имеющихся на компьютере звуковых файлов. Чтобы проверить звук, выделите файл и нажмите на кнопку Проверка в нижней части окна. Чтобы остановить звучание, нажмите кнопку Стоп.
5.5. Выберите нужный файл и нажмите кнопку OK для подтверждения выбора.
5.6. В поле Звуковая схема нажмите кнопку Сохранить как. Введите имя новой звуковой схемы, которое будет отображаться в поле со списком Звуковая схема. Нажмите на кнопку OK для подтверждения выбора.
Задание 6. Настройка качества звукозаписи
6.1. Откройте на панели управления компонент Звуки и аудиоустройства.
6.2. На вкладке Аудио в группе Запись звука из списка Используемое по умолчанию устройство выберите нужное устройство, а затем нажмите кнопку Дополнительно.
6.3. В диалоговом окне Дополнительные свойства звука на закладке Качество записи с помощью регуляторов настройте параметры Аппаратное ускорение и Частота дискретизации. Нажмите кнопку OK для подтверждения выбора.
Задание 7. Создание звукозаписи
7.1. Запустите программу «Звукозапись». Для этого нажмите кнопку Пуск и затем выберите команды Программы, Стандартные, Развлечения и Звукозапись.
7.2. Для использования программы «Звукозапись» на компьютере должны быть установлены звуковой адаптер, динамики и устройство звукового ввода (микрофон или проигрыватель компакт-дисков).
7.3. В меню Файл выберите команду Создать.
7.4. Чтобы начать запись, нажмите кнопку Запись.
7.5. Чтобы остановить запись, нажмите кнопку Стоп.
7.6. Сохраните записанный звуковой файл на жесткий диск. Программа использует файлы в формате звукозаписи (WAV).
Задание 8. Воспроизведение звукозаписи
8.1. Запустите программу «Звукозапись».
8.2. В меню Файл выберите команду Открыть. В диалоговом окне Открытие файла дважды щелкните на имени звукового файла, который требуется воспроизвести.
8.3. Нажмите кнопку Воспроизвести, чтобы начать воспроизведение звукозаписи.
8.4. Нажмите кнопку Стоп, чтобы завершить воспроизведение записи.
Задание 9. Определение параметров звуковой системы
9.1. Укажите тип звуковой карты.
9.2. Определите разрядность звуковой карты.
9.3. Определите максимальную частоту дискретизации.
9.4. Присутствует ли на карте Midi-интерфейс.
9.5. По описанию отметьте количество операторов звуковой карты и рассчитайте количество музыкальных инструментов, которые одновременно могут быть сгенерированы.
9.6. Укажите, какие типы звукового синтеза реализуются предложенной звуковой картой.
9.7. Определите, поддерживает ли звуковая плата полный дуплекс.
9.8. Обеспечьте звуковую карту необходимым комплектом драйверов.
9.9. Установите программное обеспечение эмуляции WT-синтеза, изучите его основные настройки и сконфигурируйте его.
9.10. Осуществите прослушивание MIDI-файла, используя FM-синтез. Оцените его качество и реалистичность.
9.11. Осуществите прослушивание MIDI-файла, используя установленное ПО WT-синтеза с различным количеством инструментов и по возможности с различными банками инструментов. Оцените качество и реалистичность звука при различных настройках. Сравните с качеством FM-синтеза.
Содержание отчета
В отчете приведите описание результатов выполнения пунктов.
Контрольные вопросы
1. Какие типы звуковых плат Вы знаете?
2. Перечислите типы звуковых программ?
3. Какие программы существуют для тестирования звуковых карт (использовать интернет)?
4. Какие основные настройки можно выполнить для звуковой карты?
|
