TECHNIKI MULTIMEDIALNE

Transkrypt

1 Studia Podyplomowe INFORMATYKA TECHNIKI MULTIMEDIALNE dr Artur Bartoszewski

2 Karty dźwiękowe

3 Karta dźwiękowa

4 Rozwój kart dźwiękowych Covox

5 Rozwój kart dźwiękowych AdLib

6 Rozwój kart dźwiękowych Gravis Ultrasound

7 Rozwój kart dźwiękowych Sound Blaster - firmy Creative, karta która powstała 1989 roku. W przeciwieństwie do Adlib-a potrafi generować poza syntezą fm także digitalizowany dźwięk mono o częstotliwości próbkowania ok. 15 khz (Oczywiście pracowała w "mono"), oraz nagrywać sygnał z mikrofonu lub wejścia liniowego. Sound Blaster nie miał cyfrowego miksera, głośność trzeba ustawiać pokrętłem z tyłu karty. Na karcie znajdziemy interface do jojsticka - co później stało się standardem. Karta oczywiście na 8-bitowej szynie ISA. Przez długi czas niekwestionowany standard - każda szanująca się karta i gra była i praktycznie jest z nią zgodna.

8 Karta dźwiękowa schemat (tory przetwarzania dźwięku)

9 Karta dźwiękowa schemat (tory przetwarzania dźwięku) plik PCM wejścia plik MOD wyjścia plik MIDI ADC przetwornik analogowo-cyfrowy DAC przetwornik cyfrowo-analogowy FDP filtr dolnoprzepustowy FM układ syntezy FM (synteza dźwięku poprzez modulację częstotliwości) WaveTable tablica próbek dzwięku dla syntezy MIDI

10 Karta dźwiękowa schemat (wersja II )

11 Procesor DSP Procesor sygnałowy DSP (ang. Digital Signal Processor) służy do cyfrowego przetwarzania sygnałów. Prostym przykładem zastosowania procesora DSP umieszczonego na karcie dźwiękowej jest stworzenie efektu pogłosu lub echa: ciąg cyfrowych próbek, który procesor przesyła do przetwornika C/A, zapamiętywany jest dodatkowo w pamięci. Ciąg ten wyczytany z pamięci z pewnym opóźnieniem przesyłany jest również na wejście przetwornika C/A. W ten sposób na wyjściu przetwornika pojawiają się dwa sygnały analogowe o tym samym brzmieniu, przesunięte w czasie

12 Złączą karty dźwiękowej

13 Złączą karty dźwiękowej

14 Złączą karty dźwiękowej

15 Zintegrowany kodek dźwięku AC 97

16 Synteza FM 1. Synteza poprzez nakładanie częstotliwości 2. Obwiednia dźwięku

17 Synteza FM Synteza FM pozwala na generowanie programowe dźwięków. Metoda ta polega na wykorzystaniu interferencji dwóch przebiegów o nieznacznie różniących się częstotliwościach.

18 Synteza FM OPERATOR Podstawowym składnikiem syntezatora FM jest operator zbudowany z: oscylatora, generatora obwiedni, generatora efektów vibratto i tremmolo sterownika głośności filtru dolnoprzepustowego.

19 Synteza FM Oscylator odpowiedzialny jest za generowanie jednego z trzech typów fal: sinusoidy fali trójkątnej oraz prostokątnej. Generatory obwiedni odpowiedzialne są za kształtowanie brzmienia sygnału. Filtr usuwa zniekształcenia powstające w paśmie wysokich tonów. INSTRUMRNT Dwa operatory na jeden instrument.

20 Synteza FM Układ syntezy FM widoczny jest przez 2 układy umieszczone w przestrzeni adresowej 388h i 389h. Pod tymi adresami umieszczony jest bogaty zestaw rejestrów sterujących praca generatorów.

21 Obwiednia dźwięku Amplituda dźwięku wytwarzanego przez instrument podlega pewnym zmianom w czasie: początkowo narasta (najczęściej bardzo szybko), potem pozostaje w pobliżu pewnej ustalonej wartości pośredniej i dopiero wtedy opada do zera. Te zmiany amplitudy nazywamy obwiednią i można je podzielić na pięć faz: A. faza nabrzmienia (ang. attack), B. faza opadania (ang. decay), C. stadium dochodzenia do ustalonej fazy (ang. slope), D. faza ustalona (ang. sustain),zanikanie dźwięku (ang. relase).

22 Obwiednia dźwięku Aby generowany dźwięk był zbliżony do naturalnego generowanemu przebiegowi nadawana jest obwiednia (wzorowana na naturalnych źródłach dźwięku) To właśnie długości poszczególnych stadiów są charakterystyczne dla danego instrumentu.

23 Synteza Wavetable

24 Synteza WaveTable Synteza WT (wavetable) Z uwagi na sztuczne brzmienie generowanych dźwięków synteza FM nie nadaję się do zastosowań profesjonalnych. Z tego tez względu producenci sprzętu opracowali technikę syntezy wavetable (WT), znanej też pod nazwą PCM (Pulse Code Modulation) lub AWM (Advanced Wave Memory). Zasada działania syntezy WT - W celu uzyskania na przykład brzmienia instrumentu chip muzyczny nie generuje sztucznego dźwięku, lecz odtwarza oryginalny dźwięk instrumentu, nagrany wcześniej w studiu. W praktyce niema jednak możliwości zapisania w pamięci wszystkich dźwięków generowanych przez 128 instrumentów MIDI. Chip muzyczny musi więc często obliczać wysokość i długość dźwięków na podstawie wzorcowych próbek.

25 MIDI Koncepcja cyfrowego złącza instrumentów muzycznych (MIDI), wprowadzona na rynek we wczesnych latach 80. MIDI pozwala na wymianę informacji i synchronizację sprzętu muzycznego za pomocą standardowych komunikatów, tworząc spójny system sterowania zestawem muzycznym. Komunikaty MIDI mogą być proste (np. włącz dźwięk pianina na 5 sekund), lub złożone (np. zwiększyć napięcie wzmacniacza VCA w generatorze 6, aby dopasować częstotliwość do generatora nr 1). Należy pamiętać, że MIDI nie przesyła dźwięku lecz informacje o nim (i nie tylko). Na przykład muzyk w czasie koncertu naciśnięciem klawisza może wydobyć nie tylko dźwięk, ale również może synchronicznie sterować, sekwenserami, modułami brzmieniowymi itp. - oczywiście pod warunkiem, że wymienione urządzenia będą zgodne ze standardem MIDI.

26 MIDI Komunikaty MIDI mogą być proste (np. włącz dźwięk pianina na 5 sekund), lub złożone (np. zwiększyć napięcie wzmacniacza VCA w generatorze 6, aby dopasować częstotliwość do generatora nr 1). Należy tutaj pamiętać, że MIDI nie przesyła dźwięku lecz informacje o nim (i nie tylko). Na przykład muzyk w czasie koncertu naciśnięciem klawisza może wydobyć nie tylko dźwięk, ale również może synchronicznie sterować, sekwenserami, modułami brzmieniowymi itp. - oczywiście pod warunkiem, że wymienione urządzenia będą zgodne ze standardem MIDI.

27 MIDI

28 Dziękuję za uwagę i zapraszam na ćwiczenia

29 Systemy dźwięku Dźwięk przestrzenny

30 Systemy dźwiękowe w multimediach Mono Stereo dwukanałowy Dolby Surround format dźwięku pseudoprzestrzennego otrzymywany z formatu dwukanałowego (obecnie rzadko stosowany); po zdekodowaniu źródła stereofonicznego otrzymujemy 3 kanały (lewy, prawy i surround) Dolby Surround Pro Logic format kodowania dźwięku otaczającego, dookólnego (ang. surround - otaczać). Jest to ulepszona wersja systemu dźwieku przestrzennego (stereo) z czterema kanałami: przednim lewym, przednim centralnym i przednim prawym oraz kanałem tylnym. System został opracowany przez Dolby Laboratories i wprowadzony na rynek w 1987 roku. Był to pierwszy system dźwięku dookólnego surround powszechnie przyjęty do użytku domowego.

31 Systemy dźwiękowe w multimediach Dolby Digital system cyfrowego kodowania dźwięku sześciokanałowego o maksymalnej częstotliwości próbkowania 96 khz, 24-bitowej rozdzielczości (standard sygnału audio zapisywanego na DVD mimo to w większości filmów stosuje się: 16-bit, 48 khz lub 44,1 khz), o dynamice 105 db, kompresji 1:12 i wymaganej przepustowości 448 kb/s. Dolby Digital 5.1 to 5 szerokopasmowych kanałów (od 20 do Hz) przeznaczonych dla 5 głośników (lewego, centralnego, prawego, lewego surround, prawego surround); szósty kanał jest przeznaczony dla głośnika niskotonowego (sub-woofera Hz).

32 Systemy dźwiękowe w multimediach

33 Systemy dźwiękowe w multimediach

34 Systemy dźwięku przestrzennego

35 Systemy dźwiękowe w multimediach