Лекция 1-07 (стр. 6 )

Интерфейс MIDI (Musical Instrument Digital Interface) – это цифровой интерфейс музы­кальных инструментов. Интерфейс MIDI регламентируется специальным стандартом, включающим спецификации на аппаратный интерфейс (типы каналов, кабели, порты), при помощи которого MIDI-устройства могут под­ключаться друг к другу, а также описание протокола обмена информацией между MIDI-устройствами. Этот протокол (т. е. порядок обмена данными) позволяет электронным музыкальным инструментам обмениваться инфор­мацией и работать совместно. Однако с помощью MIDI-протокола можно управлять не только музыкальными инструментами, но и любыми другими электронными устройствами, способными воспринимать язык MIDI-команд. Например, во время выступления музыкантов на сцене с помощью MIDI-команд можно управлять осветительной аппаратурой, пиротехническими устройствами для создания фейерверков, видеооборудованием и т. п.

С технической точки зрения MIDI представляет собой обычный последова­тельный асинхронный интерфейс типа "токовая петля" со скоростью пере­дачи 31,25 Кбод, источником тока в которой является источник инфор­мации. С целью уменьшения уровня помех, упрощения синхронизации и возможности программной реализации приемопередатчиков в некоторых моделях музыкальных синтезаторов скорость обмена для MIDI-устройств выбрана кратной тактовой частоте дискретизации звукового сигнала.

Устройства с MIDI-интерфейсом соединяются друг с другом последователь­но, образуя своеобразную цепочку, которую обычно называют MIDI-сетью. Сеть MIDI-устройств включает контроллер (передатчик, или управляющее устройство), в роли которого может выступать как компьютер, так и обычный му­зыкальный клавишный синтезатор, а также ведомые устройства (прием­ники), которые могут передавать информацию в контроллер по его запросу. Каждое устройство в такой сети может одновременно служить ретранслято­ром MIDI-сигналов для следующего за ним.

Любое MIDI-устройство имеет специальные порты ввода/вывода данных (MIDI-порты) и пятиконтактные разъемы DIN41524 (аналогичные разъемам бытовой аудиоаппаратуры).

В процессе работы MIDI-устройства обмениваются специальными MIDI - сообщениями, в соответствии с которыми синтезатор узнает, например, когда начать и когда закончить воспроизводить ноту, какой уровень громкости следует установить и т. п. Кроме того, сообщение может содержать специфические данные об аппаратной настройке MIDI-устройства. Напри­мер, синтезатор может получить команду сменить инструмент (использовать кларнет вместо трубы, т. е. сменить патч), изменить общую громкость и т. п.

Звуковая система компьютера может иметь специальный интерфейс для подключения дочерних плат. Путем установки дочерней платы можно увеличи­вать полифонию звуковой системы и качественно изменить метод синтеза. Например, если ранее применялся только FM-синтез, то можно добавить WT-синтез. Синтезатор дочерней платы получает MIDI-сообщения от звуковой системы компьютера и генерирует цифровой звуковой сигнал, который поступает на микшер звуковой карты.

Профессиональная звуковая система, как правило, содержит последователь­ные интерфейсы AES/EBU и/или S/PDIF для обмена звуковыми сигналами в цифровой форме с внешними устройствами. Интерфейс (Audio Engineers Society/European Broadcast Union) является интерфейса для студийной звуковой и радиоаппаратуры и обеспечивает передачу монофонического или стереофонического сигнала с переменной частотой дискретизации в соответствии с протоколом интерфейса RS-422. Второй интерфейс – S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) – это упрощенный интерфейс AES/EBU для бытовой радиоаппаратуры.

Интерфейс для подключения приводов CD-ROM входит в состав звуковой карты. Тип интерфейса зависит от модели звуковой карты. Возможны следующие типы интерфейса: Panasonic, Sony, Mitsumi, SCSI или IDE. Некоторые модели звуковых карт предусматривают возможность подключения приводов CD-ROM с различными интерфейсами (для них обычно добавляется аббревиатура MCD – Multi CD).

1.3.43. Модуль микшера

Модуль микшера звуковой карты производит:

·  коммутацию (подключение/отключение) источников и приемников зву­ковых сигналов;

·  регулирование уровня входных и выходных звуковых сигналов;

·  микширование (смешивание) нескольких звуковых сигналов и регулиро­вание уровня результирующего сигнала.

Источники и приемники звукового сигнала соединяются с модулем микше­ра через внешние или внутренние разъемы. Внешние разъемы звуковой системы обычно находятся на задней панели корпуса системного блока и включают в себя:

·  Joystick/MIDI – для подключения джойстика или MIDI-адаптера;

·  Mic In – для подключения микрофона;

·  Line In – линейный вход, для подключения любых источников звуковых сигналов;

·  Line Out – линейный выход, для подключения любых приемников звуко­вых сигналов (сюда рекомендуется подключать активную акустическую систему);

·  Speaker – для подключения головных телефонов (наушников) или пас­сивной акустической системы.

Основными характеристиками модуля микшера являются:

·  количество микшируемых сигналов в канале записи;

·  количество микшируемых сигналов в канале воспроизведения;

·  возможность регулирования уровня сигнала в каждом микшируемом ка­нале;

·  возможность регулирования уровня суммарного сигнала;

·  выходная мощность усилителя;

·  наличие разъемов для подключения внешних и внутренних источни­ков/приемников звуковых сигналов.

Управление микшером осуществляется программно средствами операционной системы или с помощью программы-микшера, входящей в комплект программного обеспечения звуковой карты.

1.3.44. Акустическая система

Акустическая система является последним звеном звуковоспроизводя­щего тракта, непосредственно преобразующим звуковой электрический сиг­нал в акустические колебания и, тем самым, в значительной степени влияет на качество звука.

В состав акустической системы, как правило, входят несколько звуковых колонок. Каждая колонка в свою очередь, может иметь один или несколько динамиков. Количество колонок в акустической системе, в первую оче­редь, зависит от числа компонентов, составляющих зву­ковой сигнал и образующих отдельные звуковые каналы. Например, стереофонический сигнал содержит два компонента, и, следовательно, стереофоническая акустическая система должна включать не менее двух колонок. Звуковой сигнал в формате Dolby Digital содержит информацию для 6 зву­ковых каналов: два фронтальных стереоканала, центральный канал (канал диалогов), два тыловых канала и канал сверхнизких частот, поэтому для воспроизведения сигнала Dolby Digital акустическая система должна иметь 6 звуковых колонок.

В современных акустических системах в каждой колонке имеется только один громкоговоритель, который, однако, может воспроизводить звук практически во всем слышимом частотном диапазоне. Иногда для воспроизведения низких и сверхнизких частот с высоким качеством в акустических системах используется третий звуковой агрегат – сабвуфер (subwoofer), воспроизво­дящий частоты ниже 150 Гц.

Акустическая система для компьютера может иметь собственный встроенный усилитель мощности. Такая система называется активной, в отличие от пассивной акустической системы, которая усили­теля не имеет.

Часто акустическую систему устанавливается в корпус монитора или системного блока компьютера. По­скольку звуковые колонки располагаются рядом с электронно-лучевой трубкой, требуется принимать специальные меры пре­досторожности, чтобы исключить взаимное влияние их магнитных полей.

Акустические системы имеют следующие основные характеристики:

·  полоса воспроизводимых частот;

·  чувствительность;

·  коэффициент гармоник;

·  мощность

·  электрическое сопротивление.

Полоса воспроизводимых частот – это амплитудно-час­тотная зависимость звукового давления, или зависимость звукового дав­ления (или силы звука) от частоты переменного напряжения, подводимого к катушке динамика.

Идеальным можно считать динамик, частотная характеристика которого в диапазоне слышимых частот от 20 Гц до 20 Кгц представляла бы собой пря­мую линию. Реальная частотная характеристика отличается от идеальной и может содержать "пики" и "провалы" (неравномерности) зву­кового давления на различных частотах в диапазоне воспроизводимых частот.

Чувствительность звуковой колонки характеризуется звуковым давлением, которое колонка создаст на расстоянии 1 м при подаче на ее вход электрического сигнала мощностью 1 Вт. В соответствии с требова­ниями стандартов, чувствительность определяется как среднее звуковое дав­ление в определенной полосе частот. Акустические системы, имеющие высокую чувствительность, достаточно хорошо вос­производят как тихие, так и громкие звуки.

Нелинейные искажения, то есть появление в выходном сигнале новых спектральных составляющих, являются очень важным показателем качества любого звена тракта звуковоспроизведения. Нелинейные искажения оцениваются коэффициентом гармоник, который нормируется в нескольких диапазонах час­тот. Обычно разработчики и производители стремятся свести к минимуму гармонические искажения на самых низких и высоких частотах.

Для электрической мощности введены несколько различных типов этой характеристики и определены методы их измерения. Очень часто производители указывают так называемую пиковую мощность. Для ее измерения на акустическую систему подается кратковременный (дли­тельностью менее 2 с) сигнал частотой не более 250 Гц. Считается, что аку­стическая система выдержала испытания, если отсутствуют заметные на слух искажения. Понятно, что при измерении мощности таким методом можно получить очень высокие значения, нередко в 10 раз превышающие номинальные. Поэтому на данную характеристику не следует обращать вни­мания.

Электрическое сопротивление акустической системы обычно составляет 4, 8 или 16 Ом. Поэтому, прежде чем подключать акустическую систему к звуковой карте, необходимо проверить паспортное значение выходного сопротивления ее усилителя мощности (если электрическое сопротивление акустической системы меньше выходного со­противления усилителя мощности звуковой карты, усилитель может выйти из строя).