belgrade college of computer sciences · pdf fileseminarski rad: zvučne kartice i zvučnici...

BELGRADE COLLEGE OF COMPUTER SCIENCES

Informacione i internet tehnologije

Seminarski rad: Zvučne kartice i zvučnici Predmetni nastavnik: Student: Goran Radić Miloš Spasić 29/04 Datum predaje: 29.12.2003.

Zvučne kartice i zvučnici Miloš Spasić 29/04

SADRŽAJ:

ANATOMIJA ZVUČNE KARTICE ...................................................................................... 3 MOGUĆNOST POVEZIVANJA PERIFERIJSKIH UREDJAJA..................................................... 4 MOGUĆNOSTI ZVUČNE KARTICE ................................................................................... 5 PROCES TRANSFORMACIJE ZVUKA OD ULAZA DO IZLAZA................................................. 6 INTEGRISANE ZVUČNE KARTICE ................................................................................... 7 PROIZVODJAČI ZVUČNIH KARTICA ................................................................................ 7 ZVUČNE KARTICE SA VAKUMSKIM CEVIMA ..................................................................... 8 ZVUČNICI .................................................................................................................. 9 OSNOVE ZVUKA.......................................................................................................... 9 RAZLIČITI ZVUKOVI .................................................................................................... 9 PROIZVODNJA ZVUKA.................................................................................................10 DELOVI ZVUČNIKA .....................................................................................................10 MEMBRANA ...............................................................................................................10 ŽIČANI NAMOTAJ .......................................................................................................11 MAGNETI ..................................................................................................................12 TIPOVI KUĆIŠTA ........................................................................................................12 ZVUČNI SISTEMI ZA RAČUNARE...................................................................................14 PROIZVODJAČI ZVUČNIKA...........................................................................................15 INDEKS SLIKA ...........................................................................................................16 LITERATURA..............................................................................................................16

2/16


ZVUČNE KARTICE

Zvučna kartica je sastavni deo svakog današnjeg računara. Ona nam služi da na računaru radimo sa zvukom, da ga reprodukujemo, snimamo, konvertujemo, miksujemo itd. Bukvalno rečeno, bez zvučne kartice računar nije u stanju bilo da reprodukuje bilo da snima zvuk, što u prevodu znači da bi čuli bilo kakav zvuk sa računara, moramo imati zvučnu karticu.

ANATOMIJA ZVUČNE KARTICE

Tipična zvučna kartica ima:

• digital signal processor (DSP), koji obavlja najveći broj zadataka

• digital to analog converter (DAC), za audio signal koji izlazi iz računara

• analog-to-digital converter (ADC), za audio signal koji ulazi u računar

• musical instrument digital interface (MIDI), za povezivanje sa spoljašnjom muzičkom opremom(za mnoge kartice, game port se takodje koristi za povezivanje spoljašnjeg MIDI adaptera)

• dzekove za povezivanje zvučnika i mikrofona, kao i Line in i Line out

• game port za povezivanje joystick ili gamepad

Današnje zvučne kartice koriste montiraju se u Peripheral Component Interconnect (PCI) slot, dok neke starije ili jeftinije mogu da koriste Industry Standard Architecture (ISA), ali ovih poslednjih vise nema na tržištu, to jest ne proizvode se više! U poslednje vreme trend je da se muzička kartica nalazi integrisana na matičnoj ploči. Na taj način oslobadjamo jedan PCI slot za ugradnju neke druge periferije. SoundBlaster Pro se smatra nezvaničnim standardom za muzičke kartice. Može se reći da danas svaka kartica na tržištu uključuje SoundBlaster Pro kopatabilnost kao osnovni minimum!

Slika 1. Creative Labs SB4740 Sound Blaster 16 PCI

Često, različiti brendovi zvučnih kartica od različitih proizvodjača korite isti čipset. Onda proizvodjači zvučnih kartica dodaju različite dodatne opcije i besplatan softver, sve u cilju da privuku kupce.

3/16


MOGUĆNOST POVEZIVANJA PERIFERIJSKIH UREDJAJA

Na zvučnu karticu mozemo povezati:

• slušalice

• zvučnike koji imaju svoje napajanje

• izvor analognog signala:

mikrofon

radio

kasetofon

CD plejer

• izvor digitalnog signala:

digitalni kasetofon(digital audiotape (DAT))

CD-ROM uredjaj

Neke od današnjih zvučnih kartica koje pripadaju višoj klasi nude izlaz za sedam zvučnika i digitalni izlaz kroz konetktor. Digitalna zvučna kartica je praktična za aplikacije koje koriste digitalni zvuk, kao što su CD-R i DAT.

Ostajući u digitalnom obliku bez ikakve konverzije u ili iz analognog oblika signala sprečava efekat koji se naziva ''Generacijski gubitak''. Digitalne zvučne kartice imaju sposobnost za digitalni ulaz i izlaz, tako da možemo da prebacujemo podatke sa DAT, DVD-a ili CD-a direktno na hard disk u našem računaru.

Slika 2. Raspored konektora na 7.1 zvučnoj kartici

4/16


MOGUĆNOSTI ZVUČNE KARTICE

Tipično, zvučna kartica sa zvukom može da uradi četiri stvari:

• da reprodukuje ranije snimljeni audi signal(sa CD-a ili zvučnih fajlova, kao što su WAV ili MP3)

• da snima audio signal na hard disk ili bilo koji drugi medijum sa eksternog izvora(mikrofon ili kasetofon)

• da konvertuje audio signal

• da obradjuje već postojeći audio signal

Zahvaljujući tome što se DSP bavi obradom audio signala, glavni mikroprocesor u računaru može da se bavi drugim taskovima. Na taj način DSP pomaže bržem radu celog sistema.

Starije zvučne kartice koristile su FM sintezu da bi proizvele zvuke. Ali FM sinteza ne može da se poredi sa kvalitetom wavetable sinteze(WAVE). WAVE radi tako što snima mali uzorak aktuelnog instrumenta. Zatim koristi taj uzorak da simulira originalni instrument, sa neverovatnom sličnošću. WAVE tehnologija je postala standard za sve zvučne kartice, ali se još uvek mogu pronaći i neki jeftini modeli koji koriste FM sintezu.

Veoma softificirane muzičke kartice imaju više podrške za MIDI instrument program, MIDI enkodovani muzički instrument može biti priključen na zvučnu karticu, omogućavajući nam da vidimo na monitoru računara rezultat muzike koju puštamo.

Slika 3. Konektori na 7.1 zvučnoj kartici

5/16


PROCES TRANSFORMACIJE ZVUKA OD ULAZA DO IZLAZA

Kada govorimo u mikrofon, zvučna kartica stvara fajl WAV formata od signala koji stiže preko mikrofona. Proces konvertovanja signala u fajl na hard disku je sledeći:

• zvučna kartica dobija konstantan, analogni ulazni signal, preko ulaza za mikrofon. Analogni signal koji stiže je promenjive amplitude i frekfencije.

• softver u račuanaru bira koji ullaz će biti korišćen, u zavisnosti od toga da li je zvuk sa mikrofona pomešan sa CD-om u CD-ROM drajvu.

• pomešani, analogni waveform signal se obradjuje u real-time režimu, od strane analog-to-digital converter (ADC) čipa, koji pretvara analogni u digitalni signal (koji se sastoji od 0 i 1)

• digitalni izlaz sa ADC-a ide direktno u DSP, a ovaj je programiran od strane seta instrukcija koje su smeštene u drugom čipu koji se nalazi na zvučnoj kartici. Jedna od funkcija DSP-a je da kompresuje ne-digitalne podatke u cilju uštede prostora. DSP takodje omogućava glavnom procesoru u računaru da se bavi drugim taskovima dok on vrši ove konverzije.

• izlaz sa DSP-a nakačen je na sistemsku magistralu u zavisnosti od toga kako je zvučna kartica povezana sa računarom.

• digitalni signal je zatim preuzet od strane glavnog procesora i prosledjen do hard disk kontrolera. A ovaj ga zatim salje na hard disk kao snimljeni WAV fajl.

Da bismo poslušali ranije snimljeni WAV fajl, proces je jednostavan:

• digatlni fajl je pročitan sa hard diska i prosledjen do centralnog procesora

• centralni procesor prosledjuje podatke do DSP-a na zvučnoj kartici

• DSP dekompresuje digatlne podatke

• dekompresovani digitalni podatci koje dobijamo iz DSP-a u real-time režimu stižu iz digital-to-analog converter (DAC) čipa i na taj način dobijamo analogni signal koji čujemo u slušalicama ili kroz zvučnike, u zavisnosti koje od ova dva je povezano na Line-out.

Slika 4. Položaj DSP-a na zvučnoj kartici

6/16


INTEGRISANE ZVUČNE KARTICE

Kao što smo rekli na početku ovog opisa, u poslednje vreme trend je da se muzička kartica nalazi integrisana na matičnoj ploči. Na taj način oslobadjamo jedan PCI slot za ugradnju neke druge periferije. Takodje integrisana zvučna kartica je i jeftinija od klasične, iz prostog razloga uštede na materijalu prilikom proizvodnje. To sto je zvučna kartica direktno na matičnoj ploči ima svoju cenu, ona koristi resurse ploče i tako usporava rad sistema. Po perfomansama, pogotovu za neki ozbiljniji rad sa zvukom, ne integrisane zvučne kartice su još uvek daleko ispred integrisanih.

Danas na tržištu integrisanih zvučnih kartica uglavnom vlada firma Realtek sa svojim AC'97 Audio čipom, ponegde na high-perfomance modelima matičnih ploča mogu se naći i Creativ integrisane zvučne kartice. Postoje i drugi proizvodjači, ali oni su slabije zastupljeni.

Slika 5. Položaj Realtek audio čipa na matičnoj ploči

PROIZVODJAČI ZVUČNIH KARTICA

Najveći prozvodjač je Creative, njihove zvučne kartice su standard za ostale proizvodjače u svakom pogledu. Pored Crativ-a veliki proizvodjači su i Realtek, C-Media, VIA. Postoje i drugi, ali su na tržištu zastupljeni u manjoj meri.

Slika 6. Logoi najpoznatijih proizvodjača zvučnih katica

7/16


ZVUČNE KARTICE SA VAKUMSKIM CEVIMA

Cevna tehnologija stara je više od 100 godina, ali je još uvek neprevaziđena za sve ljubitelje dobrog zvuka. Iako su digitalne tehnologije osvojile tržište, toplina i bogatstvo zvuka koje obezbeđuju cevna pojačala privlače sve prave audiofile.

Tajvanska firma Aopen došla je na ideju da tehnologiju vakuumskih cevi upotrebi i u proizvodnji matičnih ploča kako bi zadovoljila potrebu za savršenim zvukom na računarima. Takvo tržište očigledno postoji, jer je do sada prodato 5.000 komada matičnih ploča po ceni od 200 dolara.

Slika 7. Zvučna kartica sa vakumskim cevima na Aopen-ovoj matičnoj ploči

8/16


ZVUČNICI

U bilo kom zvučnom sistemu, vrhunski kvalitet zavisi od zvučnika. Najbolje snimljen zapis, enkodovan na najnaprednijem uredjaju i reprodukovan na vrhunskom plejeru sa ekstra kvalitetnim pojačalom, zvučaće užasno ako je sistem povezan na ne kvalitetne zvučnike. Zvučnik je komponenta koja električni signal snimljen na CD, traku ili DVD pretvara u zvuk koji mi možemo da čujemo.

Slika 8. Mali set zvučnika za upotrebu na računaru

OSNOVE ZVUKA

Da razumemo kako zvučnici rade, moramo prvo da shvatimo kako zvuk funkcionise. Unutar našeg uha nalaze se sićušni mehanizmi koji detektuju vibracije u vazduhu, oni te vibracije pretvaraju u nervni impuls koji salju do kore velikog mozga. On taj impuls tumači kao zvuk koji mi čujemo. Znači objekat proizvodi zvuk kada vibrira u vazduhu. Kada nešto vibrira, pomera vazduh oko sebe. Taj vazduh pomera vazduh do sebe i tako nastaje impuls koji se ciklično širi.

RAZLIČITI ZVUKOVI

Čujemo različite zvukove od različitih objekata zbog varijacija u:

• Zvučnoj Frekfenciji - veća frekfencija jednostavno znači da vazduh pritiska bubnu opnu brže. Mi to čujemo kao viši ton. Kada je frekfencija manja, pritisak vazduha je sporiji i mi to čujemo kao niži ton.

• Nivoa vazdušnog pritiska - ovo je talasna amplituda, koja odredjuje koliko će jak zvuk biti. Zvučni talasi sa većom amplitudom pomeraju našu bubnu opnu više i mi to registrujemo kao jači zvuk.

9/16


PROIZVODNJA ZVUKA

Zvučnik je bukvalno poslednja mašina za prevodjenje -obrnuto od mikrofona. On električni signal prevodi u fizičke vibracije da bi stvorio zvučne talase. Kada sve radi kako treba, zvučnik proizvodi skoro identične vibracije kao one koje je mikrofon originalno snimio na kasetu, CD ,hard disk itd.

DELOVI ZVUČNIKA

MEMBRANA

Uredjaj(zvučnik) proizvodi zvučne talase velikom brzinom pomerajući pokretnu membranu.

• Membrana, obično napravljena od papira, plastike ili metala, prikačena je na svom obodu za suzpenziju.

• Suspenzija, okvir od fleksibilnog materijala koji dozvoljava membrani da se pomera, pričvršćena je za metalni okvir koji se zove korpa.

• Središnji deo membrane pričvršćen je na žičani namotaj.

• Namotaj je pričvršćen za korpu pomoću Spajdera, prstena izradjenog od fleksibilnog metala. Spajder drži namotaj u poziciji ,ali dozvoljava mu da se kreće u odredjenim granicama.

Slika 9. Tipičan zvučnik, sa metalnom korpom, teškim stalnim magnetom i papirnom membranom

10/16


ŽIČANI NAMOTAJ

Slika 10. Poprečni presek zvučnika

Proticanje električne struje kroz namotaje stvara magnetno polje oko namotaja, namagnetišući metal koji je obmotan okolo. Polje se ponaša identično kao i magnetno polje oko stalnog magneta. Ima polarnu orijentaciju, severni južni kraj i privlači metalne predmete. Ali za razliku od stalnog magneta, u elektromagnetu možemo izazvati promenu polova. Ako obrnemo protok struje kroz namotaje, severni i južni kraj elekromagneta menjaju mesta.

Ovo je tačno ono što STEREO signal radi! On konstantno obrće protok struje. Ako ste ikad povezivali stereo sistem, znate da on ima po dve žice za svaki zvučnik. Tipično crnu i crvenu.

Slika 11. Žica iz namotaja povezana je na dva dzeka na kućištu zvučnika

11/16


Obično, pojačalo konstantno menja električni signal, prebacujući izmedju + i - kroz crvenu žicu. Pošto se elektroni uvek kreću u istom pravcu izmedju + i -, struja prolazi kroz zvučnik krećući se u jednom pravcu pa zatim u obrunutom tekući drugim putem. Ova promenjiva struja izaziva da se polarna orijentacija elektromagneta promeni puno puta u sekundi.

MAGNETI

Elektromagnet je pozicioniran u konstantnom magnetnom polju koje stvara stalni magnet. Ova dva magneta, elektromagnet i stalni magnet, utiču jedan na drugoga kao i bilo koja druga dva magneta. Pozitivni pol elektromagneta privlači negativni pol stalnog magnetnog polja i negativni pol elektromagneta odbija se od negativnog pola stalnog magneta. Kada se polovi na elekromagnetu zamene, zamene se i sile odbijanja i privlačenja. Na ovaj način promenjiva struja konstantno obrće magnetne sile izmedju namotaja i stalnog magneta. to pomera namotaj napred nazad jako brzo. Kada se namotaj pomera on gura i povlači membranu zvučnika. To izaziva vibracije u vazduhu ispred zvučnika, stvarajući zvučne talase. Električni audio signal takodje može biti opisan kao talas. Frekfencija i amplituda ovog talasa, koji predstavlja originalni zvučni talas, učestanost i distancu na koju se namotaj pomera. Pomeranje namotaja odredjuje frekfenciju i amplitudu zvučnih talasa koje proizvodi membrana.

Različite veličine kućišta su bolje za različite opsege zvučne frekfencije. Iz ovog razloga, vikotonski zvučnici emituju bolje visoke tonove od multitonskih zvučnika.

TIPOVI KUĆIŠTA

Sva kućišta su bazirana na istom konceptu, ali postoji velika razlika u njihovoj veličini i u snazi samih zvučnika. Osnovni tipovi kućišta su:

• Woofers

• Tweeters

• Midrange

Slika 12. Woofer

12/16


Slika 13. Tweeter

Slika 14. Midrange

"Woofers" imaju najveće kućište i dizajnirani su da proizvode zvukove niske frekfencije.

"Tweeters" imaju monogo manje kućište ,pravljeni su da emituju najviše frkfencije.

"Midrange" zvučnici proizvode tonove iz sredine zvučnog spektra, a i kućište im je srednje veličine u odnosu na Woofers.

13/16


ZVUČNI SISTEMI ZA RAČUNARE

Za upotrebu na računaru obično se koristi kombinacija prethodna navedenih tipova zvučnika da bi dobili ceo zvučni spektar. Najčešće su upotrebi sistemi od dva zvučnika(classic desktop speakers). To je sistem od dve zvučne kutije. Obe u sebi imaju po jedan woofer, tweeter i midrange zvučnik. Jedna od njih u sebi ima ugradjeno pojačalo, potenciometar za regulaciju jačine zvuka i ulaz za slušalice.

Slika 15. Klasičan sistem od dva zvučnika za upotrebu na račuanru

Ako želimo da uživamo u kavalitetnom digitalnom zvuku koriste se 2.1, 5.1, 7.1 sistemi zvučnika. Koji daju fantastičan zvuk visokog kvaliteta.

Slika 16. 2.1 sistem zvučnika

14/16


Slika 17. 5.1 sistem zvučnika

PROIZVODJAČI ZVUČNIKA

Postoji zaista ogroman broj proizvodjača zvučnika. Uglavnom cena odredjuje kvalitet, tako da zvučnici različitih proizvodjača, ukoliko su približne cene, obicno pripadaju istoj kalsi i po kvalitetu. Najpoznatiji proizvodjači zvučnika su Altec Leansing, Creative ,Jazz ,Genius, Logitech i mnogi drugi. Uglavnom izreka "Koliko para, toliko i muzike", pri kupovini zvučnika može se shvatiti kao osnovni pokazatelj kvaliteta.

15/16


INDEKS SLIKA:

Slika 1. Creative Labs SB4740 Sound Blaster 16 PCI ........................................................3 Slika 2. Raspored konektora na 7.1 zvučnoj kartici...........................................................4 Slika 3. Konektori na 7.1 zvučnoj kartici .........................................................................5 Slika 4. Položaj DSP-a na zvučnoj kartici ........................................................................6 Slika 5. Položaj Realtek audio čipa na matičnoj ploči.........................................................7 Slika 6. Logoi najpoznatijih proizvodjača zvučnih katica ....................................................7 Slika 7. Zvučna kartica sa vakumskim cevima na Aopen-ovoj matičnoj ploči ........................8 Slika 8. Mali set zvučnika za upotrebu na računaru...........................................................9 Slika 9. Tipičan zvučnik, sa metalnom korpom, teškim stalnim magnetom i papirnom

membranom ....................................................................................................... 10 Slika 10. Poprečni presek zvučnika .............................................................................. 11 Slika 11. Žica iz namotaja povezana je na dva dzeka na kućištu zvučnika ......................... 11 Slika 12. Woofer ....................................................................................................... 12 Slika 13. Tweeter...................................................................................................... 13 Slika 14. Midrange .................................................................................................... 13 Slika 15. Klasičan sistem od dva zvučnika za upotrebu na račuanru.................................. 14 Slika 16. 2.1 sistem zvučnika...................................................................................... 14 Slika 17. 5.1 sistem zvučnika...................................................................................... 15

LITERATURA:

http://www.howstuffworks.com

http://images.google.com

16/16

belgrade college of computer sciences · pdf fileseminarski rad: zvučne kartice i zvučnici...

Documents