Техническое обслуживание, поиск и устранение неисправностей звуковой системы

ВВЕДЕНИЕ

Тема данного курсового  проекта “Техническое обслуживание, поиск и устранение неисправностей звуковой системы” весьма актуальна, так как звук – это неотъемлемая рабочая часть компьютера и является одним из важных средств вывода информации.

Целью данного курсового  проекта является анализ работы, поиск и устранение неисправностей звуковой системы.

В соответствии ставятся следующие  задачи:

1. Описать принципы работы  звуковых систем;

2. Сформулировать основные  характеристики звуковых систем;

3. Основы проведения технического осмотра звуковых систем;

4. Правильное нахождение  и устранение в них повреждений;

5. Рассмотрение основных  аспектов периодического технического          осмотра звуковых систем.

Информация, представленная в данном курсовом проекте, поможет выявить и устранить часто встречаемые проблемы, возникающие при работе со звуковой системой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Звуковая система ПК – комплекс устройств, обеспечивающих воспроизведение, запись и обработку звука с помощью ПК. Включает аудиодаптер (звуковая плата), акустическую систему (динамики с усилителем НЧ, наушники), микрофон.

Аудиоадаптер – дочерняя плата, обеспечивающая преобразование цифровых данных в аналоговые и обратно для вывода/ввода звука с помощью ПК.

Всегда имеет выход для передачи звукового сигнала на усилитель  и вход для ввода звукового  сигнала с внешнего источника  в ПК для последующей обработки. Дорогие аудиоадаптеры имеют несколько входов и выходов.

Аудиоадаптеры различаются:

1)разрядностью ввода/вывода цифрового  звука 

2)способами синтеза звука 

3)наличием/отсутствием микросхем  создания дополнительных звуковых  эффектов (преобразование звука,  объемный 3D-звук и т.д.)

С помощью аудиосистемы ПК можно  воспроизводить обычные аудио-CD, но для хранения звуковых данных в ПК разработаны специальные более эффективные форматы. Наиболее популярными являются – MP3 и WMA. Они позволяет на одном компакт-диске хранить в 10-15 раз больший объем звуковых данных, чем на обычном аудио-диске.

Достичь хорошего звучания можно только при использовании высококачественной компьютерной аудиосистемы, но еще  лучше передавать звук через цифровой выход на качественный бытовой усилитель  и колонки.

Для воспроизведения полноценной  звуковой информации – музыки, речи и т.д., в компьютере должна быть установлена  звуковая карта и к ней подключены акустические системы (колонки).

Звук формируются и воспроизводятся в компьютерах специальными программами с помощью звуковых карт-адаптеров и акустических систем.

Имеется множество модификаций  звуковых карт, но основные функции, выполняемые  звуковыми картами, это – ввод и оцифровка аналоговой звуковой информации с микрофона, магнитофона, радио, проигрывателя компакт-дисков и т.п. источников, и – обратное преобразование и воспроизведение уже оцифрованных записей, хранящихся в компьютере.

Для преобразования входного аналогового  электрического сигнала в цифровую форму, АЦП звуковой карты измеряет амплитуду этого сигнала через  равные, малые промежутки времени. Частота  этих измерений называется частотой дискретизации Согласно теореме  Котельникова, для полного восстановления в последующем огибающей звукового  колебания, частота дискретизации  должна не менее чем вдвое превышать  максимальную частоту этих звуковых колебаний. Т.к. максимальная частота  звука, воспринимаемая ухом человека – 20 КГц, то частота дискретизации  должна быть не менее 40 КГц. Чаще используется частота дискретизации 44,1 КГц (именно эта частота используется и в  компьютерных звуковых картах, и для  записи звука на компакт-диски). Амплитуда  каждой точки дискретизации обычно измеряется 16-битовым АЦП, что позволяет  иметь 216 значений амплитуды. Результаты оцифровки звука передаются соответствующей  программе и, после сжатия, в виде файлов записываются на жесткий диск (файлы с записью звука имеют  в Windows расширения .wav). Эти файлы, несмотря на сжатие, имеют очень большой объем – десятки Кбайт на каждую секунду звучания. При большой степени сжатия объемы таких файлов уменьшаются, но это неизбежно приводит к потере качества воспроизведения записанного звука.

Воспроизведение цифровой информации происходит обратными процедурами: считывание сжатой цифровой информации, ее распаковка и преобразование, с  использованием ЦАП звуковой карты, в аналоговый сигнал, который после  усиления по мощности поступает на звуковые колонки, где он и превращается в звуковые колебания воздуха (акустический звук).

Различные звуковые карты отличаются друг от друга по следующим характеристикам:

1) максимальной частоте выборки  (сэмплинг) (sample rate) при оцифровке звука. Чем выше сэмплинг, тем выше качество воспроизводимого звука. Обычно, частота выборки – 44,1 КГц и выше (как на СD-дисках), но некоторые карты используют частоту 48 КГц (как в цифровых магнитофонах). Старые звуковые карты использовали частоту дискретизации 22,05 КГц, т.е. звуки с частотой выше 10КГц вообще не воспроизводились;

2) максимальной частоте дискретизации  при записи. Эти частоты соответствуют  частотам выборки для каждого  из типов карт;

3) максимальной разрядности АЦ-преобразования звука при записи. Большинство современных карт поддерживает 26- и 8-разрядную дискретизацию, а старые карты поддерживали только 8-разрядную, которая годится только для записи речи;

4) возможности стерео воспроизведения.  Многие старые карты таких  возможностей или не обеспечивают, либо обеспечивают ограниченно  (например, при воспроизведении монозаписи обеспечивается частота дискретизации 44,1 КГц, а при стереозаписи – только 22,05 КГц).

5) формированию шестиканальной квази-стереофонии.

  1. Звуковая карта

Мультимедийный компьютер обязательно должен уметь воспроизводить качественный звук. Основным устройством для работы со звуком стали специализированные звуковые карты. Они появились на рынке около 10 лет назад. Сама по себе звуковая карта звучать, разумеется, не может. Поэтому для того, чтобы услышать звук к ней необходимо подключить колонки. На большинстве звуковых карт имеются два входа: линейный и для микрофона, один или два выхода: для колонок и для наушников, а также разъем для подключения внешнего MIDI-устройства или джойстика.

1.1. Устройство и принцип работы

Любая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами  компьютерного звука: цифровой (Wave-формат) и синтезированный (MIDI). Следовательно, в ее конструкции есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими  видами звука: Цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь (ЦАП/АЦП) и синтезатор. Разумеется, на плате располагаются  и другие элементы, например, микросхема, отвечающая за обработку сжатого  звука, а иногда – еще и модуль спецэффектов. Цифровой звук можно  сравнить с фотографией. Это точная цифровая копия музыки, человеческой речи и любого другого звука. Принцип воспроизведения такого звука звуковой картой похож на принцип работы магнитофона. В этом случае звуковая карта лишь переводит цифровой звук в аналоговую форму. Возможно и обратное – аналогово-цифровое преобразование. Оно происходит при записи в компьютер звука от внешнего источника. Цифровой звук – основной стандарт компьютерного звука сегодня. Именно оцифрованный звук мы слышим, играя в компьютерные игры, слушая аудио компакт-диск или просматривая мультимедиа-энциклопедию. Если цифровой звук можно сравнить фотографией, то синтезированный (MIDI) звук можно уподобить конструкции, собираемой из стандартных блоков. Блоки – это, проще говоря, звуки, сыгранные определенным инструментом. При воспроизведении MIDI-музыки на звуковую карту идет не цифровой звуковой поток, а команды, заставляющие ее воспроизводить какую-либо ноту определенным музыкальным инструментом. И звуковая карта конструирует из посланного ей кода какую-нибудь мелодию. Существуют два основных метода воспроизведения MIDI-звука – с помощью частотного синтеза (FM-синтезатор) или волновой таблицы (Wavetable-синтезатор). В FM-синтезаторе каждый инструмент описан как совокупность нескольких частотных генераторов простых частот, для каждой из которых заданы амплитуда, частота, фаза и другие параметры. Поэтому качество музыки на звуковой карте с FM-синтезатором оставляет желать лучшего. В настоящее время все крупные производители звуковых карт прекратили их выпуск. В табличном синтезаторе используется волновая таблица. Это своего рода банк, где хранятся оцифрованные образцы звучания реальных инструментов. Поэтому музыка на табличном синтезаторе звучит более реалистично и качественно. Табличным синтезатором снабжены практически все современные звуковые карты.

1.2. Основные характеристики

Современные звуковые карты бывают 16 или 20-разрядными. Отличие этих двух типов карт в качестве воспроизводимого ими звука. 16-итные карты обеспечивают неплохое звучание и являются звуковыми  картами на каждый день. 20-битная карта  – выбор профессионалов. Звуковые карты также различаются по количеству голосов, которые может одновременно воспроизводить установленный на ней синтезатор при воспроизведении MIDI-музыки. Конечно, лучше карты с большим числом голосов. Однако редко в какой MIDI-мелодии можно найти более 32 голосов, то есть партий инструментов. Еще одной важной характеристикой является частота квантования звука. Стереозвук высокого качества должен иметь частоту не менее 44, 1 кГц. Многие сегодняшние звуковые карты поддерживают даже частоту 48 кГц, хотя на практике такая частота вряд ли понадобится. 44 кГц – вполне приличная частота оцифровки и именно такая частота используется при записи аудио компакт-дисков. Наличие полного дуплекса говорит о том, что звуковая карта может и воспроизводить и записывать звук одновременно. Этот режим особенно актуален при использовании Internet-телефонии. Полнодуплексными являются практически все карты, выпущенные после 1998 года. В 1998 году на рынке звуковых карт произошла настоящая революция: после многолетней ориентации на старый интерфейс ISA звуковые карты плавно перешли на более скоростной интерфейс PCI. И сегодня практически все звуковые карты выпускаются именно в этом форм-факторе.

Типовая звуковая карта в своем  составе имеет цифровой канал  записи-воспроизведения, микшер, синтезатор и MIDI-порт.

Цифровой аудиоканал, он же аудиокодек, обеспечивает возможность моно- или стереофонической записи и воспроизведения аудиофайлов с уровнем качества начиная от уровня кассетного магнитофона и заканчивая уровнем аудио-CD и даже выше. Запись (recording) производится оцифровкой (аналого-цифровым преобразованием) выборок мгновенного значения сигнала; современные карты позволяют принимать и цифровые аудиоданные. Оцифрованный звук может храниться в файлах, для которых обычно используется расширение .WAV1 (сокращенно от wave — волна). Размер файла зависит от длительности записи, разрядности преобразования, частоты квантования и количества каналов (моно- или стереозапись). Эти «волновые файлы» могут редактироваться программными средствами, которые обычно позволяют вывести на экран подобие осциллограмм записанных сигналов. При воспроизведении (playback) поток цифровых данных выводится на внешний интерфейс, аналоговый (линейный выход или выход усилителей на колонки или наушники) или цифровой.

Микшер с программным управлением  обеспечивает регулировку входных  и выходных сигналов, позволяя смешивать  входные сигналы от нескольких источников (микрофона, CD, внешнего входа и синтезатора). В стереокарте (а монокарты уже давно не используют) каждый источник должен иметь раздельные регуляторы уровня для каждого канала. Внешне (в графической оболочке программного интерфейса) это может выглядеть и как общий регулятор уровня и регулятор баланса. Для монофонических источников (например, микрофона) помимо регулятора уровня имеется регулятор панорамы, позволяющий балансировать уровни сигналов, посылаемых от данного источника в левый и правый стереоканалы. Физически это опять-таки могут быть просто два регулятора уровня для одного и того же сигнала. Дополнительно к микшеру карта обычно допускает регулировку тембра по низким и высоким частотам или даже имеет эквалайзер — многополосный регулятор тембра.

Синтезатор обеспечивает имитацию звучания музыкальных инструментов и воспроизведение различных  звуков. Из множества методов синтеза  в звуковых картах в основном используют два — частотный и волновой:

FM Music Synthesizer — синтезатор с частотной модуляцией (аббревиатура FM означает Frequency Modulation — частотная модуляция) — обеспечивает невысокое качество синтеза.

WT Music Synthesizer — синтезатор с табличным синтезом (аббревиатура WT означает Wave Table — волновая таблица) хранит в своей памяти образцы сигналов натуральных инструментов. Волновые синтезаторы обеспечивают высокое качество синтеза, но поначалу они были заметно дороже.

Встроенный усилитель имеет  мощность до 4 Вт на канал, хотя многие адаптеры обеспечивают мощность, достаточную  только для наушников.

Колонки (speakers) для PC несколько отличаются от обычных бытовых акустических систем. Они, как правило, малогабаритные, поскольку предназначены для установки на столе по бокам от монитора. Малые габариты, конечно же, отражаются на качестве и выходной мощности. Хорошие колонки имеют специальный магнитный экран или улучшенную конструкцию магнитной системы динамиков, чтобы предотвратить воздействие магнитного поля на ЭЛТ-монитор. Сильное магнитное поле нарушает линейность развертки и сведение лучей на экране монитора. Ряд моделей «мультимедийных» мониторов оборудован встроенными акустическими системами. Активные колонки (active speakers) имеют встроенный усилитель, требующий внешнего (или батарейного) питания. Они могут иметь регуляторы громкости и тембра. Пассивные колонки встроенного усилителя не имеют, их мощность невелика. Есть модели колонок, режим работы которых (активный или пассивный) выбирается переключателем. Полоса частот и мощность обычных малогабаритных колонок недостаточны для воспроизведения в режиме Hi-Fi (High Fidelity — высокая достоверность звуковоспроизведения). Более качественные системы имеют две колонки для средних и высоких частот и одну (большую) для низких. Для высококачественного воспроизведения лучше использовать внешний стереоусилитель с собственными акустическими системами или стереонаушники.

Наушники или усилитель можно  подключать и к аудиовыходу привода CD/ DVD, что позволит прослушивать аудио-CD (но не CD-ROM с файлами .МРЗ) независимо от наличия звуковой карты. Регулятор уровня этого выхода (диск потенциометра или кнопки) расположен на лицевой панели привода. Там же в ряде моделей приводов имеются кнопки воспроизведения и выбора трека, позволяющие управлять проигрыванием без привлечения каких-либо программных средств.

Существуют звуковые устройства для  шин USB и FireWire — колонки, микрофоны и другие приемники и источники сигналов. Они передают аудиопоток в цифровом виде (изохронная передача) и к обычным звуковым картам непосредственно не подключаются. Доставка аудиоданных к ним и от них осуществляется программно через контроллер соответствующей шины, имеющийся на современных системных платах. При наличии достаточно мощного процессора такие устройства позволяют обходиться и без звуковой карты, реализуя все перечисленные функции чисто программными средствами. Однако применение звуковой карты расширяет возможности аудиосистемы и снижает загрузку процессора.