Характеристика дополнительных устройств к ПК

Характеристика дополнительных устройств к ПК

Белорусский государственный экономический университет

Кафедра информационных технологий

Контрольная работа №1

по предмету «основы информатики и вычислительной техники»

на тему: «характеристика дополнительных устройств к ПК»

Студента 1 курса

ФЭУТ

Гр. ЗГГ – 1

Белоусова А.В.

Зач. Кн №04 ЗГГ-2

Минск 2005

Содержание

1. введение

3

2. конфигурация ПК

4

3. характеристика дополнительных устройств к ПК 6

. принтер

6

. cd-rom

10

. dvd-rom

12

. worm-устройства

13

. звуковая карта

13

. мышь

16

. джойстик

18

. графический планшет

18

. tv-тюнер

18

. мультимедиа

19

. модемы и факс-модемы

19

. плоттеры

20

. сканер

23

. накопители

24

. графические акселераторы 29

4. используемая литература

30

Введение

В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно

обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные

машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их

применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и

мало известным широкой публике. Однако в1971 г. произошло событие,

которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью

превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков

миллионов людей. В том, вне всякого сомнения, знаменательном году еще

почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского

городка с красивым названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила

первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса

вычислительных систем - персональных компьютеров, которыми теперь

пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и

бухгалтеров до маститых ученых и инженеров. Этим машинам, не

занимающим и половины поверхности обычного письменного стола,

покоряются все новые и новые классы задач, которые ранее были доступны

(а по экономическим соображениям часто и недоступны - слишком дорого

тогда стоило машинное время мэйнфреймов и мини-ЭВМ) лишь системам,

занимавшим не одну сотню квадратных метров. Наверное, никогда прежде

человек не имел в своих руках инструмента, обладающего столь

колоссальной мощью при столь микроскопических размерах.

У персонального компьютера есть два важных преимущества по сравнению

со всеми другими видами компьютеров: он имеет относительно простое

управление и может решать достаточно широкий класс задач.

Если ранее на ЭВМ могли в основном работать только профессиональные

программисты (практически для любой задачи приходилось создавать свою

программу), то теперь ситуация коренным образом изменилась. В

настоящее время разработаны десятки тысяч программ по всем областям

знаний. С ними работают десятки миллионов квалифицированных

пользователей.

Согласно статистическим данным, самыми распространенными и

используемыми программами являются операционные системы и текстовые

редакторы.

Знание характеристик компьютерных устройств поможет квалифицированному

пользователю выбрать оптимальную конфигурацию персонального компьютера

для решения поставленной практической задачи.

Конфигурация персонального компьютера

Персональными называются компьютеры, на которых может одновременно

работать только один пользователь. Персональные компьютеры имеют

только одно рабочее место.

Под термином «конфигурация» компьютера понимают список устройств,

входящих в его состав.

В соответствие с принципом открытой архитектуры аппаратное обеспечение

компьютеров может быть весьма различным. Но любой персональный

компьютер имеет обязательный и дополнительный набор устройств.

Обязательный набор устройств:

. Монитор - устройство вывода текстовой и графической информации.

. Клавиатура - устройство для ввода текстовой информации.

. Системный блок - объединение большого количества различных

компьютерных устройств.

В системном блоке находится вся электронная начинка

компьютера. Основными деталями системного блока являются:

. Процессор - главное компьютерное устройство управления и

проведения вычислений.

. Материнская плата - устройство для крепления на ней других

внутренних компьютерных устройств.

. Оперативная память (ОЗУ) - устройство для хранения программы и

данных во время ее работы в компьютере.

. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - устройство для

постоянного хранения некоторых специальных программ и данных.

. Кэш память - сверхбыстрая память для хранения особо важной

информации.

. Сопроцессор - устройство для выполнения операций с плавающей

запятой.

. Видеокарта - устройство, обеспечивающее вывод информации на

монитор.

. Флоппи дисковод - устройство для хранения и переноса информации

между ПК.

. Винчестер - основное устройство для хранения информации на

компьютере.

. Блок питания - устройство для распределения электрической

энергии между другими компьютерными устройствами.

. Контроллеры и шина - предназначены для передачи информации между

внутренними устройствами ПК.

. Последовательные и параллельные порты - предназначены для

подключения внешних дополнительных устройств к компьютеру.

. Корпус - предназначен для защиты материнской платы и внутренних

устройств компьютера от повреждений.

Дополнительные устройства, которые можно подключать к компьютеру:

. Принтер - предназначен для вывода текстовой и графической

информации на бумагу.

. Дисковод для компакт дисков (CD ROM) - для работы с компакт

дисками.

. Дисководы DVD - современные устройства для работы с носителями

данных объемом до 17 Гбайт.

. Звуковая карта - устройство для работы со звуковой информацией.

. Мышь - манипулятор для ввода информации в компьютер.

. Джойстик - манипулятор для передачи информации о движении в

компьютер.

. Планшет - устройство для работы с компьютерной графикой.

. TV тюнер является устройством, позволяющим ПК принимать и

показывать программы телевидения.

. Колонки - внешние устройства для воспроизведения звуков.

. Факс-модем - устройство для связи между компьютерами через

телефонную линию.

. Плоттер - устройство для вывода чертежа на бумагу.

. Сканер - для ввода графических изображений в компьютер.

. Ленточные накопители - устройства для проведения резервного

копирования данных на магнитную ленту.

. Источник бесперебойного питания - устройство защиты компьютера

от перебоев в электроснабжении.

. Накопители на съемных дисках - устройства, в будущем заменяющие

флоппи дисководы.

. Графический акселератор - устройство для ускорения обработки и

вывода трехмерной графики.

и многое другое...

характеристика дополнительных устройств к ПК

теперь рассмотрим каждое устройство более подробно

Принтер.

Для вывода результатов работы используют принтеры. В настоящее время

используется четыре принципиальных схемы нанесения изображения на

бумагу: матричный, струйный, лазерный и термопереноса.

На сегодняшний день широко применяется шесть технологий для цветной

печати. Они реализуются в ударных (”игольчатых”) матричных принтерах

(dot matrix), в струйных принтерах с жидкими чернилами (liquid ink-

jet), в принтерах с термопереносом восковой мастики (thermal wax

transfer), в принтерах с термосублимацией красителя(dye

sublimation), в струйных принтерах с изменением фазы красителя (phase-

change ink-jet) и в цветных лазерных принтерах (colour laser).

Матричные принтеры.

Dot Matrix.

Как известно, идея матричных печатающих устройств

заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится из набора

отдельных точек, наносимых на бумагу тем или иным способом. Напомним

также, что практически все печатающие устройства (за исключением,

пожалуй, страничных) могут быть ударными (impact) и безударными (non-

impact). Принцип работы цветных ударных матичных принтеров заключается

в том, что вертикальный ряд (или два ряда) игл ”вколачивает” краситель

с ленты прямо в бумагу. В отличие от обычных монохромных устройств, в

последнем случае используется многоцветная лента. Система управления

этих принтеров заботится не только о конкретной иголке, но и цвете

ленты. Сразу отметим, что помимо шума, присущего всем ударным

устройствам, скорость, палитра и качество цветов в данном случае, как

правило, неудовлетворительные. Это, впрочем, касается не только

бумаги, но и пленок. Заметим также, что со временем воспроизводимые

цвета становятся более тусклыми, поскольку в прямой зависимости от

срока службы лента загрязняется. Это связано в основном с прямым

контактом многоцветной ленты с выводимым цветным изображением. К

достоинствам подобных устройств можно отнести надежность, низкую

стоимость страницы изображения, возможность печати на обычной бумаге.

Ударные цветные матричные принтеры в основном находят применение при

выводе несложных изображений. Цена таких устройств относительно

невысока - около 800 долларов.

Струйные принтеры.

Liquid ink-jet.

Струйная технология печати является на сегодняшний день

самой распространенной для реализации цветных устройств. Струйные

чернильные принтеры подразделяются на устройства непрерывного

(continuous drop, continuous jet) и дискретного (drop-on-demand)

действия. Последние опять же делятся на две категории: с нагреванием

чернил (”пузырьковая” технология bubble-jet или thermal ink-jet) и

основанные на действии пьезоэффекта (piezo).

В простейшем случае принцип действия устройства по технологии

continuous jet основан на том, что струя чернил, постоянно испускаемая

из сопла печатающей головки, направляется либо на бумагу (для

нанесения изображения), либо в специальный приемник, откуда чернила

снова попадают в общий резервуар. В рабочую камеру чернила подаются

микронасосом, а элементом, задающим их движение, является, как

правило, пьезодатчик. Описанный выше принцип действия печатающего

устройства использует сегодня очень небольшое количество принтеров.

Производством цветных принтеров, использующих данную технологию,

занимается, например, фирма Iris Graphics.

При реализации bubble-jet-метода в каждом сопле печатающей головки

находится элемент (например, тонкопленочный резистор). При пропускании

тока через тонкопленочный резистор последний за несколько микросекунд

нагревается до температуры около 500 градусов и отдает выделяемое

тепло непосредственно окружающим его чернилам. При резком нагревании

образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть

через выходное отверстие сопла каплю жидких чернил. Поскольку при

отключении тока тонкопленочный резистор также быстро остывает, паровой

пузырь, уменьшаясь в размерах, ”подсасывает” через входное отверстие

сопла новую порцию чернил, которые занимают место ”выстрелянной”

капли. Цветные принтеры от фирм Canon и Hewlett-Packard используют

именно эту технологию.

Как уже было сказано, второй метод для управления соплом основан на

действии диафрагмы, соединенной с пьезоэлектрическим элементом. Как

известно, обратный пьезоэффект заключается в деформации

пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение

размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку выходного отверстия сопла

и связанного с диафрагмой, приводит к выбрасыванию капли и приливу

через входное отверстие новой порции чернил. Подобные устройства

выпускаются компаниями Epson, Brother, Data-products и Tektronix.

Кстати фирмой Epson предложен новый тип многослойной

пьезоэлектрической головки, которая устраняет ”сателлиты” - маленькие

капельки, сопровождающие основную каплю. Четкость в этом случае

повышается в основном для монохромных изображений.

Заметим, что сопла (канальные отверстия) на печатающей головке

струйных принтеров, через которые разбрызгиваются чернила,

соответствуют ”ударным” иглам матричных принтеров. Поскольку размер

каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого

волоса), а количество сопел может быть больше, то получаемое

изображение теоретически должно быть в этом случае четче. К сожалению,

это не всегда так, и очень многое зависит от качества используемой

бумаги. Дело в том, что чернила имеют свойства просачиваться (куда не

надо), растекаться и смешиваться до высыхания. Это приводит к снижению

яркости, а также к изменению цветности изображения.

Для того чтобы преодолеть все эти неприятности, используются самые

различные подходы. Например, химики фирмы DuPont разработали для

принтеров компании Hewlett-Packard специальные пигментные чернила

(правда, тоже не без недостатков). А вот чтобы избежать смешивания

чернил, в модели принтера IBM Color JetPrinter PS4079 фирмы Lexmark

предусмотрены паузы между проходами для нанесения первичных цветов.

Упоминавшаяся чуть выше компания Hewlett-Packard для той же цели

(высыхание чернил) использует подогрев носителя, то есть бумаги. Такой

метод борьбы со смешиванием чернил реализован в моделях HP PaintJet

XL300 и DeskJet 1200С.

Итак, к основным достоинствам технологии continuous jet относится

возможность воспроизведения широкой палитры цветов с высоким

качеством, однако при невысокой скорости печати стоимость подобных

цветных принтеров достигает нескольких десятков тысяч долларов.

Устройства дискретного действия (drop-on-demand) достаточно дешевы (от

500 долларов и выше) и также позволяют получать широкую гамму цветов,

однако требуют, как правило, специальной бумаги.

Phase change ink-jet.

Принтеры, использующие данную технологию, называются

также принтерами с твердым красителем. Принцип работы таких устройств

примерно следующий. Восковые стерженьки для каждого первичного цвета

красителя постепенно расплавляются специальным нагревательным

элементом при температуре около 90 градусов и попадают в отдельные

резервуары. Расплавленные красители подаются оттуда специальным

насосом в печатающую головку, работающую обычно на основе

пьезоэффекта. Капли воскообразного красителя на бумаге застывают

практически мгновенно, но обеспечивают необходимое с ней сцепление. В

отличие от обычной технологии liquid ink-jet, в данном случае не

происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешения красителей.

Именно поэтому принтеры, использующие технологию phase change ink-jet,

работают с любой бумагой. Качество цветов получается просто

превосходное, к тому же допустима и двусторонняя печать. Стоимость

одной копии весьма невысока, как впрочем, и скорость печати (около 2

страниц в минуту).

Лазерные принтеры.

[pic]

Colour laser.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания

изображения - примерно такой же, как и в копировальных машинах.

Наиболее важными частями лазерного принтера можно считать

фотопроводящий барабан (или ленту), полупроводниковый лазер и

прецизионную оптико-механическую систему, перемещающую луч. Лазер

формирует электронное изображение на светочувствительной фотопримной

ленте последовательно для каждого цвета тонера (CMYK). То есть

принтер, работающий в монохромном режиме со скоростью 8стр/мин, в

цветном режиме обеспечит только 2 стр./мин. Когда изображение на

фоточувствительной ленте полностью построено, подаваемый лист

заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к

бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева

частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию

изображения осуществляют специальные валики, прижимающие расплавленный

тонер к бумаге.

Технологически данный процесс осуществляется весьма не просто, поэтому

цены на цветные лазерные принтеры до недавнего времени составляли

несколько десятков тысяч долларов.

Принтеры термопереноса.

Thermal wax transfer.

Принцип работы принтера с термопереносом состоит в том, что

термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкой подложке,

попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами

(аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная

температура (около 70-80 градусов). Конструктивно такой способ печати

достаточно прост, к тому же он обеспечивает практически бесшумную

работу. Для нанесения цветного изображения требуется, разумеется, три

или четыре прохода: по одному для первичных цветов и один в случае

использования отдельного черного цвета, что соответственно увеличивает

время печати. Принтеры, использующие данную технологию, обычно требуют

специальной бумаги. Стоимость выведенной страницы с изображением, как

правило, дороже, чем для струйных принтеров. Для данных устройств

также характерна небольшая скорость печати (1-2 страницы в минуту).

Тем не менее, принтеры с термопереносом - достаточно надежные

устройства, которые не требуют сложного обслуживания и могут

воспроизводить цветное изображение (до 16,7 миллионов цветов) как на

пленке, так и на бумаге, с разрешающей способностью 200-300 dpi (точек

на дюйм). Стоимость подобных устройств может составлять от 1 до 10

тысяч долларов.

Dye sublimation.

Еще один класс цветных печатающих устройств - так называемые принтеры

с термосублимацией. Эта технология наиболее близка к технологии

термопереноса, только элементы печатающей головки нагреваются в данном

случае уже до температуры около 400 градусов. Хотя, возможно, термин

”термосублимация” не очень удачен, но он достаточно четко поясняет,

каким образом красящему веществу передается необходимая порция энергии

сублимации. Напомним, что под сублимацией понимают переход вещества из

твердого состояния в газообразное минуя стадию жидкости (например,

кристаллы йода сублимируют при нагревании). Таким образом, порция

красителя сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином

носителе. В принтерах с термосублимацией красителя имеется возможность

точного определения необходимого количества красителя, переносимого на

бумагу (например. 19% cyan, 65% magenta, 34% yellow). Комбинацией

цветов красителей можно подобрать практически любую цветовую палитру.

Данная технология используется только для цветной печати, а

реализующие ее устройства обычно относятся к классу ”high end”. К их

основным преимуществам относится практически фотографическое качество

получаемого изображения и широкая гамма оттенков цветов без

использования растрирования. Основным ограничением применения данных

принтеров является высокая стоимость каждой копии изображения (более

доллара за страницу).

CD-ROM.

Принцип работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов

для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM) перемещается

относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а

угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения

головки. Луч лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с

помощью катушки. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и

попадает на отражающий слой алюминия на поверхности диска. При

попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через

призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает

в ямку, он рассеивается, и лишь малая часть излучения отражается

обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде световые

импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение преобразуется

в нули слабое - в единицы. Таким образом, ямки воспринимаются

дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические

единицы.

Производительность CD-ROM обычно определяется его скоростными

характеристиками при непрерывной передаче данных в течение некоторого

промежутка времени и средним временем доступа к данным, измеряемыми

соответственно в Кбайт/с. Существуют одно-, двух-, трех-, четырех-,

пяти, шести и восьмискоростные дисководы, обеспечивающие считывание

данных со скоростью 150, 300, 450, 600, 750, 900, 1200 Кбайт/с

соответственно. В настоящий момент распространены двух- и

четырехскоростные дисководы. В общем случае дисководы с четырехкратной

скоростью обладают более высокой производительностью, однако, оценить

чистое преимущество дисковода с четырехкратной скоростью по сравнению

с дисководом с удвоенной скоростью бывает не так просто. Прежде всего,

это зависит от того с какой операционной системой и с каким типом

приложения ведется работа. При высокой интенсивности повторяющегося

доступа к CD-ROM и считывании небольшого количества данных (например,

при работе с базами данных) ”импульсная” скорость считывания

информации приобретает важное значение. Например, по данным журнала

InfoWorld, производительность дисководов с четырехкратной скоростью,

по сравнению с дисководами с удвоенной скоростью, в случае операции

доступа к базе данных в среднем повышается вдвое. В случае простого

копирования данных выигрыш составляет от 10 до 30%. Однако, наибольшее

преимущество получится при работе с полноформатным видео. Для

повышения производительности дисководов их снабжают буферной памятью

(стандартные объемы КЭШа: 64, 128, 256, 512, 1024 Кбайт). Буфер

дисковода представляет собой память для кратковременного хранения

данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату

контролера, а затем в ЦП. Такая буферизация дает возможность дисковому

устройству передавать данные в процессор небольшими порциями, а не

занимать его время медленной пересылкой постоянного потока данных.

Например, согласно требованиям стандарта MPC уровня 2 накопитель CD-

ROM удвоенной скоростью должен занимать не более 60% ресурсов ЦП.

Важной характеристикой дисковода является степень заполнения буфера,

которая влияет на качество воспроизведения анимационных изображений и

видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа блоков

данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем до момента

начала их выдачи на системную шину, к общему числу блоков, которые

способен вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может

привести к задержкам при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны,

буфер со слишком малой степенью заполнения будет требовать больше

внимания со стороны процессора. Обе эти ситуации приводят к скачкам и

срывам изображения во время воспроизведения.

DVD-ROM

DVD - оптических диски, подобны CD. Под таким девизом уже начат

выпуск новых устройств, знаменующих переход к 17-гигабайтным носителям

данных и цифровому видео. О том, что обычные диски CD-ROM, рожденные

для записи звука, не так уж хорошо подходят для компьютеров. 8 декабря

1995 года крупнейшие производители приводов CD-ROM и связанных с ними

устройств подписали окончательное соглашение, утвердив не только

”тонкости” формата, но и название новинки DVD (Digital Video Disk),

HDCD (High Den city CD - диск высокой плотности записи), MMCD

(MultiMedia CD), SD (Super Density - сверхвысокой плотности). Впрочем,

споры вокруг нового стандарта не завершились с принятием соглашения -

даже название не находит единогласной поддержки в рядах основателей:

весьма распространенной является версия расшифровки аббревиатуры как

Digital Versatile Disk - цифровой многофункциональный диск.

Аппаратные средства.

DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая простая из них

отличается от обычного диска только тем, что отражающий слой

расположен не на составляющем почти полную толщину (1,2 мм) слое

поликарбоната, а на слое половинной толщины (0,6 мм). Вторая половина

- это плоский верхний слой. Емкость такого диска достигает 4,7 ГБ и

обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества

(компрессия MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут

дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких

языках) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию,

то суммарная емкость составляет 8,5 ГБ (некоторое уменьшение емкости

каждого слоя вызывается необходимостью сократить взаимные помехи при

считывании дальнего слоя). Toshiba и Time Warner предлагают

использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его

емкость составит 17 ГБ.

Уже этой характеристики достаточно, чтобы представить себе

воздействие, которое может оказать такой диск на кино/видеоиндустрию.

Цифровые системы, как известно, сохраняют качество сигнала при

копировании и уже не служат препятствием для создания нелицензионных

копий. Радикальная мера - модификация архитектуры ПК с целью

принципиального исключения возможности попадания DVD-данных на

системную шину, откуда они далее могут быть скопированы емкости самого

простого однослойного DVD достаточно для воспроизведения более 2 часов

видео телевизионного (студийного.) качества, при этом количество

информации на диске составляет 4,7 ГБ. Двухслойный диск хранит 8,5 ГБ.

Как же достигается столь значительное увеличение объема информации на

DVD диске? Для ответа на этот вопрос сравним его со знакомым нам CD-

ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи

информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного

диапазона (длина волны 780 нм) в красный (с длиной волны 650 нм или

635 нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива до 0,6 (против 0,45

в CD) достигается более чем двух кратное уплотнение дорожек и

укорочение длины питов (отражающих выступов/впадин).

Из неназванных еще характеристик отметим номинальную скорость передачи

данных — 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости

(CLV — constant lineal velocity) 4 м/с. Но не следует особо

обольщаться - увеличивается на порядок также и объем данных, которые

нам хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение

отдельных элементов на отражающей поверхности неизбежно приведет к

увеличению количества случайных сбоев при чтении.

Подавляющее большинство производителей готовит устройства способные

считывать CD-ROM за счет использования специально сконструированной

оптической головки, обладающей возможностью перенастройки, или даже за

счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно

полагать, что новые устройства смогут читать привычные для нас

”старые” диски.

WORM-устройства.

Хотя дисководы WORM похожи на CD ROM, они способны записывать ”внутрь”

диска. Как и в CD ROM, WORM-устройства запоминают данные с помощью

физических изменений поверхности диска, но делают они это по-другому.

Нанести ямки в WORM-среде трудно, так как поверхность защищена

прозрачным пластиком. Вместо образования ямок в WORM-дисках

применяется затемнение. То есть, WORM-системы просто затемняют

поверхность или, точнее, испаряют ее часть. Однажды записав на диск

информацию, в дальнейшем можно будет только считывать информацию с

WORM-диска. Долговечность WORM-дисков оценивается, как минимум, в 10

лет. Объем данных, хранимых на одном диске WORM и CD ROM, составляет

650 Мбайт.

Звуковая карта

Любой мультимедиа–ПК имеет в своем составе плату–аудио адаптер. Для

чего она нужна? С легкой руки фирмы Creative Labs (Сингапур),

назвавшей свои первые аудио адаптеры звонким словом Sound Blaster, эти

устройства часто именуются “саундбластерами”. Аудио адаптер дал

компьютеру не только стереофоническое звучание, но и возможность

записи на внешние носители звуковых сигналов. Как уже было сказано

ранее, дисковые накопители ПК совсем не подходят для записи обычных

(аналоговых) звуковых сигналов, так как рассчитаны для записи только

цифровых сигналов, которые практически не искажаются при их передаче

по линиям связи.

Аудио адаптер имеет аналогово–цифровой преобразователь (АЦП),

периодически определяющий уровень звукового сигнала и превращающий

этот отсчет в цифровой код. Он и записывается на внешний носитель уже

как цифровой сигнал.

Цифровые выборки реального звукового сигнала хранятся в памяти

компьютера (например, в виде WAV–файлов). Считанный с диска цифровой

сигнал подается на цифро–аналоговый преобразователь (ЦАП), который

преобразует цифровые сигналы в аналоговые. После фильтрации их можно

усилить и подать на акустические колонки для воспроизведения. Важными

параметрами аудио адаптера являются частота квантования звуковых

сигналов и разрядность квантования.

Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки

сигнала для преобразования в цифровой код. Обычно они лежат в пределах

от 4–5 Кгц до 45–48 Кгц.

Разрядность квантования характеризует число ступеней квантования и

изменяется степенью числа 2. Так, 8–разрядные аудио адаптеры имеют

28=256 степеней, что явно недостаточно для высококачественного

кодирования звуковых сигналов. Поэтому сейчас применяются в основном

16-разрядные аудио адаптеры, имеющие 216 =65536 ступеней квантования —

как у звукового компакт–диска.

Таблица 1.

|Частотный диапазон |Вид сигнала |Частота квантования |

|400 – 3500 Гц |Речь (едва разборчива) |5.5 Кгц |

|250 – 5500 Гц |Речь (среднее качество) |11.025 Кгц |

|40 – 10000 Гц |Качество звучания |22.040 Кгц |

| |УКВ–приемника | |

|20 – 20000 Гц |Звук высокого качества |44.100 Кгц |

Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. При

поступлении на синтезатор некоторой управляющей информации по ней

формируется соответствующий выходной сигнал. Современные аудио

адаптеры синтезируют музыкальные звуки двумя способами: методом

частотной модуляции FM (Frequency Modulation) и с помощью волнового

синтеза (выбирая звуки из таблицы звуков, Wave Table). Второй способ

обеспечивает более натуральное звучание.

Частотный синтез (FM) появился в 1974 году (PC–Speaker). В 1985 году

появился AdLib, который, используя частотную модуляцию, был способен

играть музыку. Новая звуковая карта SoundBlaster уже могла записывать

и воспроизводить звук. Стандартный FM–синтез имеет средние звуковые

характеристики, поэтому на картах устанавливаются сложные системы

фильтров против возможных звуковых помех.

Суть технологии WT–синтеза состоит в следующем. На самой звуковой

карте устанавливается модуль ПЗУ с “зашитыми” в него образцами

звучания настоящих музыкальных инструментов — сэмплами, а WT–процессор

с помощью специальных алгоритмов даже по одному тону инструмента

воспроизводит все его остальные звуки. Кроме того многие

производители оснащают свои звуковые карты модуляторами ОЗУ, так что

есть возможность не только записывать произвольные сэмплы, но и

подгружать новые инструменты.

Кстати, управляющие команды для синтеза звука могут поступать на

звуковую карту не только от компьютера, но и от другого, например,

MIDI (Musical Instruments Digital Interface) устройства. Собственно

MIDI определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу.

MIDI–сообщение содержит ссылки на ноты, а не запись музыки как

таковой. В частности, когда звуковая карта получает подобное

сообщение, оно расшифровывается (какие ноты каких инструментов должны

звучать) и отрабатывается на синтезаторе. В свою очередь компьютер

может через MIDI управлять различными “интеллектуальными” музыкальными

инструментами с соответствующим интерфейсом.

Для электронных синтезаторов обычно указывается число одновременно

звучащих инструментов и их общее число (от 20 до 32). Также важна и

программная совместимость аудио адаптера с типовыми звуковыми

платформами (SoundBlaster, Roland, AdLib, Microsoft Sound System,

Gravies Ultrasound и др.).

В качестве примера рассмотрим состав узлов одного из мощных аудио

адаптеров — SoundBlaster AWE 32 Value. Он содержит два микрофонных

малошумящих усилителя с автоматической регулировкой усиления для

сигналов, поступающих от микрофона, два линейных усилителя для

сигналов, поступающих с линии, с проигрывателя звуковых дисков или

музыкального синтезатора. Кроме того, сюда входят

программно–управляемый электронный микшер, обеспечивающий смешение

сигналов от различных источников и регулировку их уровня и стерео

Страницы: 1, 2