Transcript 5.2.3_Urządzenia wejścia i wyjścia

Urządzenia techniki komputerowej
Identyfikacja i charakteryzowanie
urządzeń zewnętrznych komputera
Urządzenia wejścia i wyjścia
stosowane w obróbce dźwięku
Cel zajęć
W toku lekcji nauczysz się:
• rodzajów i charakterystyk
– zestawów głośnikowych
– mikrofonów
– zestawów typu headset
• sposobie nagrywania dźwięku z różnych źródeł
• stosowanego okablowania do łączenia urządzeń
audio
2
Agenda
• Rodzaj, charakterystyka i standardy w
kontekście:
– zestawów głośnikowych
– mikrofonów
– zestawów typu headset
• Nagrywanie dźwięku z różnych źródeł
• Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń
audio
3
Przypomnienie
Karta dźwiękowa
(PCI)
4
Agenda
• Rodzaj, charakterystyka i standardy w
kontekście:
– zestawów głośnikowych
– mikrofonów
– zestawów typu headset
• Nagrywanie dźwięku z różnych źródeł
• Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń
audio
5
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Dźwięk - drgania o różnej częstotliwości przesyłane
poprzez materię np. gaz, ciecz czy ciało stałe. Impuls
pobudza cząsteczki materii a one wpadają w drgania
powodując ruch kolejnych cząsteczek, przemieszczając
się chwilowo zmieniają ciśnienie akustyczne i tworzą falę
dźwiękową.
Częstotliwość - ilość drgań na sekundę wyraża się w
Hercach [Hz].
6
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Głośniki dzielimy na dwa rodzaje:
• pasywne - pozbawione wewnętrznego wzmacniacza
skazują nas na wykorzystanie układu wzmacniającego
wbudowanego w kartę dźwiękową
• aktywne - z własnym wzmacniaczem korzystające z
własnego zasilacza sieciowego
7
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Podział głośników aktywnych:
• jednodrożne - po jednym głośniku na kanał
• dwudrożne - po dwa głośniki na kanał
• często możemy spotkać zestawy mające dodatkowo trzeci
głośnik tzw. subwoofer który służy do odtwarzania
najniższych częstotliwości.
8
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Rodzaje głośników :
•
•
•
•
•
•
9
piezoelektryczny,
elektrostatyczny,
izodynamiczny,
moc wzmacniająca,
jonowy,
magnetoelektryczny
– stożkowy,
– kopułkowy,
– wstęgowy,
– wangera.
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Przekrój głośnika elektromagnetycznego stożkowego:
10
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Zasada działania głośnika dynamicznego:
• prąd doprowadzony do cewki głośnika wytwarza w niej
pole elektro-magnetyczne,
• pole nakłada się na stałe pole magnesu znajdujące się
w szczelinie magnetycznej,
• na przewód cewki działa siła, która wprowadza ją wraz
z membraną w ruch, co skutkuje zmianami ciśnienia
akustycznego i emisją dźwięku.
11
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Typy głośników magnetoelektrycznych:
• głośnik wysokotonowy
przenosi sygnały o częstotliwościach 20-30 Hz
do 200-300 Hz,
• głośnik średniotonowy
•
częstotliwości od 400-1000 Hz do 5000-8000 Hz
• głośnik niskotonowy
przenosi sygnały do 1500 Hz.
• głośnik średnio-niskotonowy
przenosi sygnały do 4000-5000 Hz
12
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Podstawowe parametry
• impedancja- opór jaki stawia głośnik prądowi przemiennemu,
• moc - określa wartość mocy elektrycznej, jaką można
dostarczyć do zespołu głośnikowego bez jego uszkodzenia
• efektywność kolumn głośnikowych - stosunek energii
oddanej przez urządzenie w użytecznej formie, do mocy
dostarczonej
• pasmo przenoszenia - zakres częstotliwości jaką przenoszą
głośniki. W przypadku kolumn głośnikowych ważnym jest,
aby pasmo obejmowało możliwie dużą część dźwięków
słyszalnych
13
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Charakterystyka częstotliwościowa
• bardzo istotny element każdego głośnika czy zestawu
głośnikowego,
• równowaga zakresu częstotliwości istotnie wpływa za
harmonię całości obrazu muzycznego,
• każde zachwianie równowagi tonalnej zmienia barwę,
czyli brzmienie muzyki i głosu.
14
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon - przetwornik elektroakustyczny przetwarzający
energię fali dźwiękowej na energię elektryczną
Skuteczność mikrofonu w polu akustycznym
swobodnym - stosunek napięcia na nieobciążonym wyjściu
mikrofonu do wartości ciśnienia akustycznego przy określonej
częstotliwości kierunku padania dźwięku
Charakterystyką kierunkową mikrofonu nazywa się
wykres przedstawiający stosunek skuteczności dla danego
kąta padania dźwięku na mikrofon do maksymalnej
skuteczności (przy padaniu pod kątem 0°).
15
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Podstawowe parametry mikrofonów:
• napięcie zasilające,
• zasięg mikrofonu,
• długość przewodu mikrofonu( przy mikrofonach
przewodowych),
• moc wzmacniająca,
• pobór prądu podsłuchu,
• żywotność baterii (przy mikrofonach
bezprzewodowych)
16
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon węglowy
• wynaleziony w 1878 r. przez Davida Hughesa
• zasada działania jest oparta na zmianach
rezystancji proszku węglowego ściskanego przez
membranę, drgającą pod wpływem zmian ciśnienia
akustycznego wytwarzanego przez padającą falę
dźwiękową
• Wady: duży poziom szumów, ograniczone pasmo
przenoszenia,
silne zniekształcenia,
niewielki zakres dynamiki,
niestabilność pracy
17
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon dynamiczny - cewkowy
• w polu magnesu stałego porusza się cewka nawinięta
cienkim drutem miedzianym, mechanicznie połączona
z membraną
18
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon dynamiczny - cewkowy
• zalety:
– płaska charakterystyka przenoszenia w zakresie od
40Hz do 10kHz, dużą skuteczność,
– niski poziom szumów własnych,
– odporność na wstrząsy, niewrażliwość na podmuchy
wiatru, możliwość podłączenia do długich kabli, brak
napięć zasilających
• wady:
– podatność na przenikanie zakłóceń indukowanych
przez zewnętrzne pole elektryczne,
– duże wymiary i ciężar (w porównaniu z mikrofonami
pojemnościowymi i elektretowymi)
19
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon dynamiczny - wstęgowy
• elementem czynnym w tego rodzajach mikrofonie jest
cienka (2-5 mm) wstęga aluminiowa o szerokości ok.
0,5 cm długości kilku cm (4-7 cm), poruszająca się w
szczelinie między nabiegunnikami magnesu
20
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon dynamiczny - wstęgowy
• zalety:
– dobra skuteczność, niski poziom szumów własnych,
– brak zasilania,
– korzystna, prawie niezależna od częstotliwości w całym
przenoszonym paśmie charakterystyka kierunkowa
• wady:
– wrażliwość na wstrząsy i ruchy powietrza,
– uwydatnianie tonów o małych częstotliwościach,
zwłaszcza przy pracy w niewielkiej odległości od
źródła dźwięku (tzw. efekt zbliżeniowy),
– konieczność stosowania transformatora
21
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon pojemnościowy
• wykorzystuje zmiany pojemności spowodowane
drganiami membrany
22
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon pojemnościowy
• zalety:
– duża skuteczność, płaska charakterystyka przenoszenia
w szerokim zakresie częstotliwości,
– małe wymiary, mała wrażliwość na drgania mechaniczne
i obce pole magnetyczne
– korzystna, prawie niezależna od częstotliwości w całym
przenoszonym paśmie charakterystyka kierunkowa
• wady:
– konieczność stosowania przedwzmacniacza,
konieczność zasilania przedwzmacniacza
23
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon optyczny
• wykorzystuje zmiany pojemności spowodowane
drganiami membrany
24
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon optyczny
• zalety:
– możliwość transmisji na duże odległości bez strat,
– całkowita niewrażliwość na zakłócenia elektryczne i
magnetyczne,
– bardzo małe wymiary
• wady:
– mniejszy stosunek sygnał/szum niż dla mikrofonów
pojemnościowych,
– znajduje się w fazie testów.
25
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Przykładowe ustawienia mikrofonów
26
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Mikrofon M 149 Tube
27
Mikrofon SM7
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Zestawy typu headset
• popularny zestaw zakładany na głowę połączenie
słuchawki z mikrofonem,
• komunikacja przewodowa i bezprzewodowa (Bluetooth).
28
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Główne zalety:
• bardzo dobre przenoszenie szerokiego pasma
częstotliwości, łącznie z basem,
• bardzo dokładny i detaliczny dźwięk,
• możliwość słuchania muzyki bez względu na hałas
otoczenia,
• możliwość głośnego słuchania bez przeszkadzania
domownikom czy sąsiadom,
• bardzo mała moc potrzebna do zasilania słuchawek.
29
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Główne wady:
• nieprawidłowa lokalizacja pozornych źródeł dźwięku
– eliminacja poprzez procesory dźwięku dookólnego
(surround)
• długotrwałe używanie słuchawek powoduje ucisk i
rozgrzewanie się uszu i może niekorzystnie wpływać na
słuch
30
Rodzaj, charakterystyka i standardy
Zestawy headset ze względu na strukturę akustyczną
• zamknięte,
• otwarte,
• półotwarte.
31
Agenda
• Rodzaj, charakterystyka i standardy w
kontekście:
– zestawów głośnikowych
– mikrofonów
– zestawów typu headset
• Nagrywanie dźwięku z różnych źródeł
• Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń
audio
32
Nagrywanie dźwięku z różnych źródeł
Nagrywanie dźwięku możliwe jest z takich źródeł jak:
• mikrofon
• tuner radiowy
• tuner telewizyjny
• wejście line-in karty dźwiękowej
33
Agenda
• Rodzaj, charakterystyka i standardy w
kontekście:
– zestawów głośnikowych
– mikrofonów
– zestawów typu headset
• Nagrywanie dźwięku z różnych źródeł
• Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń
audio
34
Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń audio
Parametry opisujące okablowanie stosowane do
łączenia urządzeń audio:
• rezystancja (R),
• induktancja (L),
• konduktancja (G),
• kapacytancja (C),
podawane w przeliczeniu na metr kabla.
35
Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń audio
MS (multi strand)
• najbardziej rozpowszechniony sposób budowy kabla
• skręcenie żył z cienkich nitek przewodnika w linkę.
• żyły izoluje się od siebie dielektrykiem i umieszcza
równolegle w koszulce z tworzywa sztucznego (np. PCV).
• metoda łatwa do produkcji przemysłowej
• miliony kilometrów kabla, do zastosowań i audio.
36
Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń audio
SC (solid core) - lity rdzeń, czyli drut.
• kabel wygląda wtedy jak płaski kabel antenowy
• kable dają solidniejszy bas
• zmniejszenie nakładania się pól elektromagnetycznych
powodujących zniekształcenia sygnału
37
Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń audio
Taśma (ribbon)
• kilka wzajemnie odizolowanych płaskich taśm przewodnika
• zdolność do transmisji dużych natężeń sygnału
• Dźwięk z takich kabli jest dobrze zrównoważony, pozbawiony
zniekształceń i swobodny
38
Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń audio
Litz
•
•
•
•
39
pojedyncze żyły przewodnika w osobnej izolacji
przewód wystarczający do przesłania mocnych sygnałów
duża pojemność
prawie całkowicie wyeliminowany efekt naskórkowy
Okablowanie stosowane do łączenia urządzeń audio
Kabel koaksjalny (współosiowy)
•
•
•
•
40
znany z instalacji antenowych.
do przesłania mocnych sygnałów
duża pojemność
prawie całkowicie wyeliminowany efekt naskórkowy
Ćwiczenie
41
Ćwiczenia
• nagraj swój głos za pomocą rejestratora
dźwięków,
• jakie znasz rodzaje głośników?
• jakie znasz rodzaje mikrofonów?
• czym są zestawy typu headset?
42
Podsumowanie
Po zakończeniu tej lekcji będziesz wiedział i umiał:
• rodzaje, charakterystyki i standardy w kontekście:
– zestawów głośnikowych,
– mikrofonów,
– zestawów typu headset
• nagrywać swój głos za pomocą rejestratora
dźwięków
• jakie okablowanie jest stosowane do łączenia
urządzeń audio
43
Pytania
44