Traductoarele - dispozitivele midi - placile de sunet

TRADUCTOARELE  - DISPOZITIVELE MIDI - PLACILE DE SUNET

Fac legatura dintre lumea electronica a datelor audio (analogice si digitale) si cea mecanica a sunetului. Microfonul converteste sunetele insemnale audio iar difuzoarele efectueaza conversia inversa, de la semnale audio la sunet.

Microfonul

Converteste variatiile de presiune a aerului invariatii de tensiune, acuratetea traducerii realizate de microfon determinat calitatea sunetelor ce pot fi ￲egistrate. 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 incalea undelor sonore este pusa o diafragma din plastic usor sub forma de calota, conectata la o bobina numita bobina de voce plasata injurul unui magnet mic cilindric permanent. Bobina se deplaseaza intimpul vibratiilor, generat o tensiune mica din care rezulta semnalul trimis placii de sunet.

Cele cu condensator modifica o tensiune existenta, diafragma actionat ca o placuta a unui condensator electric; cat aceasta vibreaza capacitatea se modificasi variaza tensiunea.

Microfoanele se descriu prin directionalitate, ele calsificatu-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 inafara 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,

necesitat un traductor ce transmite energie de la un sistem la celalalt, numit difuzor

dinamic inventat de Kellong Rice in1921. Un curent electric activeaza o bobina de voce ce actioneaza ca un electromagnet fiind plasata injurul unui magnet permanent. Curentul variabil din bobina de voce schimba valoarea cimpului magnetic ce isi modifica forta de atractie si respingere fata de magnetul permanent, deplasat 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 indoua sau trei cai.

Difuzoarele de frecventa joasa (subwoofer) opereaza la frecvente mai mici de 150 Hz, cele de frecventa ￡lta (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 indomenii 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 ￡lte sunt plasate incutii mai mici denumite sateliti si includ unul sau doua subwoofere pentru sunete de frecvente joase.

Difuzoarele active includ un amplificator intimp ce difuzoarele pasive nu au un astfel de dispozitiv.

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 avat ca nucleu un cip UART ce converteste datele de pe magistrala PC-ului din formatul paralel informat 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, avat nevoie de

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

domeniu dedicat de adrese inmemoria DOS ￡lta.

COMPONENTELE HARDWARE UTILIZATE

1) SISTEMUL ACUSTIC FUNDAMENTAL

Pastreaza modelul simplu introdus de IBM inprimul 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 incipset.

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.

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 informa analogica, redata de difuzoare sub formaa de sunete. In plus ￲egistreaza 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 inamplifica 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 incinPC-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 pinasi 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 incinsa 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 transferat 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 inmediul 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 infrecventa liniar intre 0 si 15KHz si un raport de semnal/zgomot de 96dB.