Texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad al- xorazmiy nomidagi toshkent

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT
TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI
RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL- XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT
AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI



Tizim va signallarni qayta ishlash fanidan
Mustaqil ish



Bajardi: Qodirov Sh


Toshkent-2022

Mavzu: Ovozli kartalarda qo‘llanadigan prosessorlarni

funksiyalari va bajarilayotgan amallari

Nazariy asos

Darhol xato qiling, ovoz interfeysi, audio interfeysi, ovoz kartasi - Taqdimot doirasida kontekstual sinonimlar. Umuman olganda, ovoz kartasi audio interfeysning turidir. Tizimni tahlil qilish nuqtai nazaridan interfeys nimadurikki yoki bir nechta tizimni o'zaro ta'sir qilish uchun mo'ljallangan. Bizning holatlarimizda tizimlar taxminan shunday bo'lishi mumkin:

1. 
   yozib olish Qurilmasini (mikrofon) - qayta ishlash tizimi (kompyuter);
   
2. 
   qayta ishlash tizimi (kompyuter) - tovushni takrorlash moslamasi (ustunlar, naushniklar);
   
3. 
   1 va 2 gibridlari.
   

Rasmiy ravishda, ovoz interfeysidan oddiy odam uchun zarur bo'lgan barcha narsalar yozish moslamasidan ma'lumotlarni olib tashlash va ularni kompyuterga yoki aksincha berish, ularni tinglash moslamasiga yuborish orqali kompyuterdan ma'lumotlarni oling. Ovoz interfeysi orqali o'tadigan signal paytida qabul qiluvchi tomon ushbu signalni kelajakda qayta ishlash uchun maxsus signalni o'zgartirish amalga oshiriladi. Qayta tinglash moslamasi (final) qandaydir tarzda ovoz yoki elastik to'lqin sifatida ifodalangan analog yoki sinus signalini aks ettiradi. Zamonaviy kompyuter Raqamli ma'lumotlar bilan ishlaydi, ya'ni nollar va bo'linmalarning ketma-ketligi shaklida kodlangan ma'lumotlar (analog darajadagi diskret guruhlarning signallari shaklida ko'proq tilda gapirish). Shunday qilib, analga signal signalini raqamli va / yoki aksincha ovozli interfeysga aylantirish majburiyati aslida ovozli interfeys va analog-Raqamli konvertor (DAC va ADC va ADC) ), shuningdek, apparat kodeksi, barcha turdagi filtrlar va boshqalar.
Zamonaviy kompyuterlar, noutbuklar, planshetlar, planshetlar, smartfonlar va boshqalar.

Ovoz kartasi qanday ishlaydi

Biz ovoz kartasi orqali o'tadigan signal bilan nima bo'layotganini aniqlaymiz. Boshlash uchun biz raqamli signal analogga qanday o'zgartirishini tushunishga harakat qilamiz. Yuqorida aytib o'tilganidek, dach bunday konversiya uchun ishlatiladi. Turli xil texnologiyalar va elementar bazalarni hisobga olgan holda apparatni to'ldirish, uskuna quyish joylariga kirmaymiz, shunchaki "apparat" da sodir bo'layotgan "barmoqlarda".
Shunday qilib, bizda ma'lum raqamli ketma-ketlik mavjud, bu qurilmaga chiqish uchun signal bo'lgan.
111111000011001 001100101010100 1111110011001010 00000110100001 011101100110110001
0000000100011 00010101111100101 00010010110011101 1111111101110011 11001110010010
Bu erda ranglar kodlangan kichik tovushlar bilan belgilangan. Ikkinchi ikkinchi tovushni turli xil bo'laklarda kodlash mumkin, bu bo'laklarning soni tanlab olish chastotasi, ya'ni namuna olish darajasi 44,1 kHz deb belgilanadi - keyin bir soniya ovoz 44100 bunday bo'laklarga bo'linadi. Zeroslar va bir bo'lakdagi birliklarning soni namuna olish yoki miqdoriylashtirishning chuqurligi yoki uni, ishdan bo'shatilishning chuqurligi bilan belgilanadi.
Endi, DAC qanday ishlaydi, maktab geometriyasini eslab qolishini tasavvur qilish. Tasavvur qiling, bu vaqt x o'qi, bu darajasi y. X o'qi, biz tanlab olish darajasi sonini ko'rsatadigan Y-2 n segments eksaga mos keladigan segmentlar soniga mos keladi Bundan keyin, asta-sekin aniq audio darajalariga mos keladigan fikrlarga e'tibor bering.

Shuni ta'kidlash kerakki, yuqorida ko'rsatilgan printsipda kodlash buzilgan (to'q sariq grafik) shaklida, ammo uni o'zgartirish vaqtida foydalaniladi. Sinusoidga yaqinlashishi yoki sinusoidlarning turiga signalning yaqinlashishiga (ko'k grafik) silliqlashiga olib keladigan signalni yaqinlashish.
Bu raqamli dekodlash natijasida olingan analog signalga o'xshaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, analog-raqamli konversiya buning aniqligi bilan amalga oshiriladi: har 1 / chastota_discretizatsiya signal darajasi bilan olib tashlanadi va ularning tanlab olish chuqurligi asosida kodlanadi.

Shunday qilib, Dac va ADC qanday ishlaydi (ko'proq yoki kamroq), endi qaysi parametrlar yakuniy signalga ta'sir qiladi.

Asosiy ovoz kartasi parametrlari

Konvertorlarning faoliyatini ko'rib chiqish jarayonida biz ikkita asosiy parametr bilan tanishdik, bu tanlab olish chastotasi va chuqurligi, ularni ko'proq o'ylab ko'radi.
Tanlov chastotasi - qo'pol, 1 soniya ovoz berishga to'g'ri keladigan vaqtinchalik segmentlar soni. Nega 40 kHz dan yuqori chastotada ishlash imkoniga ega bo'lgan ovoz kartasini ochish juda muhimdir. Bu chaqiriladigan narsalarga bog'liq. Theorom Kotelnikova (ha, yana matematika). Agar taniqli sharoitlarda, agar tanlab olish darajasi ushbu analogning 2 chastotali doirasidan katta bo'lsa, analog signalni diskret (raqamli). o'zi signal beradi. Ya'ni, agar biz odam eshitadigan ovoz bilan ishlayotgan bo'lsak, tanlab olish chastotasi (20,000 - 20) x2 ~ 40 ~ Xz 44.1 KHZ, bu tanlab olish Signalni aniq kodlash uchun stavka biroz (bu, albatta, kengaytirilgan, chunki ushbu standart Sony va sabablarga ko'ra ko'proq samaralar bilan belgilangan. Biroq, yuqorida aytib o'tilganidek, bu ideal sharoitlarda. Ideal sharoitlarda u quyidagicha tushuniladi: signal juda uzoq vaqt davomida uzaytirilishi kerak va nol spektral kuch yoki katta amplitudaning cho'qqisida yakkama-yakka emas. Oddiy tovushli analog analog analog analog analog analogli shartlari uchun mos emas, chunki bu signal vaqt ichida cheklangan va "nol" (deyarli gapirishda vaqtinchalik tanaffuslarga ega).

Diskretizatsiya chuqurligi yoki katta - Bu 2 raqamning 1 darajasi, qancha intervallar signalning amplitudasini taqsimlashini aniqlash. Uning tovush apparati nomukammalligini hisobga olgan holda, kamida 10 bitdan, bu 1024 daraja, bu 1024 darajadan oshganida, idrokda tasalli beradi Texnika haqida hech narsa aytadigan narsa bilan bog'laning.

Ovoz kartasini tanlashda muammolar

Shunday qilib, bir ovoz muhandisi yoki musiqachi (O'zingizni tanlang) yangi OS, tik protsessor, katta hajmdagi kompyuter sotib oldi tasodifiy kirish xotirasi Ishlab chiqaruvchining rubllangan ona taxtaga o'rnatilgan ovoz kartasi bilan 5,1 ta ovoz tizimini taqdim etish imkoniyatiga ega, Dac-ADC 48 kHz-ning tanlanishi chastotasi (bu endi 44.1 kHz!), 24 bit bitimi Va boshqa ... Yuborish muhandisida dasturiy ta'minotni o'rnatadi va ushbu ovoz kartasini bir vaqtning o'zida tovushni bir vaqtning o'zida ovozni "otib tashlamaydi" va darhol bir zumda takrorlanmasligimni aniqlaydi. Ovoz bering va u juda yuqori sifatli, ammo u shuni qayd etganda, kompyuterda signalni qayta ishlaydi va ma'lum vaqt yoki oddiy lagda gapiradigan vaqt paydo bo'ladi. G'alati, chunki Eldorado maslahatchisi bu kompyuterni maqtadi, ovoz kartasi va umuman ... va bu erda ... EH. Qayg'u bilan muhandis, do'konga qaytadi, sotib olingan kompyuterni beradi, kompyuter sotib olish uchun yana bir bor kompyuter sotib olish uchun qaytish uchun yana bir ajoyib miqdorni to'laydi kuchli protsessor, 96 (!!!) uchun 46 (!!!) uchun ovoz kartasi va ... Natijada bir xil.
Aslida, oddiy kompyuterlar O'rta qurilgan ovozli kartalar va ular uchun stokda haydovchilar real vaqtga ko'ra tovushni qayta ishlash va uni qayta ishlashni rejalashtirish uchun amalga oshirilmaydi, bu VST-RTASni qayta ishlash uchun mo'ljallanmagan. Ish protsessor-operatsion xotira shaklida "asosiy" to'ldirishda umuman emas qattiq diskUshbu tarkibiy qismlarning har biri bunday operatsiya usulini olishga qodir, muammolar ba'zida real vaqtda ishlashi mumkin emas.
Har qanday kompyuter qurilmasi, operatsion stavkalarning farqlanishi tufayli, paydo bo'lish deb ataladi. Kechiktirish. Bu ishlov berish uchun zarur bo'lgan protsessor protsessorini oldindan sezish bilan ifodalanadi. Bundan tashqari, rivojlanganda operatsion tizimVa haydovchilar, shuningdek amaliy dasturiy ta'minot, dasturchilar chaqiriladiganlarga murojaat qilishadi. Deb nomlangan narsani yaratish. Dastur mavhumidagi mavhumliklar, bu dastur kodining har bir yuqori qatlami "Qarindoshlik" ning murakkabligini "yashiradi", uning darajasidagi oddiy interfeyslarni keltirib chiqaradi. Ba'zida o'n minglab mavhumlarning o'n minglab odamlar mavjud. Ushbu yondashuv rivojlanish jarayonini soddalashtiradi, ammo manbadan oluvchiga olingan ma'lumotlarni oluvchiga va aksincha ortadi.
Aslida, degsiyalar nafaqat o'rnatilgan ovozli kartalarda, balki USB, Wirefire (Poohdagi quruqlik), PCI va boshqalar orqali ham paydo bo'lishi mumkin.

Ushbu turdagi to'siqlardan qochish uchun ishlab chiquvchilar sizga keraksiz abstraktsiyalar va dasturiy ta'minot o'zgarishlaridan xalos bo'lishga imkon beradigan ishlarni ishlatishadi. Bunday echimlardan biri bevalar uchun eng sevimli ASIO, - OSX Linux, Coatousio va Audiunit uchun - OSX linux, coatousio va audioit uchun. Shuni ta'kidlash kerakki, OSX va Linux Windows singari "kachiriqlarsiz" hamma narsa yaxshi. Biroq, har bir qurilma kerakli tezlik va kerakli aniqlik bilan ishlash qobiliyatiga ega emas.
Aytaylik, bizning muhandis / musiqachi bizning Kulibinlar toifasiga kiradi va Jek / Cooterousiyani sozlash yoki uning ovoz kartasini xalq baliqchisi bilan ASIO haydovchisi bilan aldashga muvaffaq bo'ldi.
Eng yaxshi, shuning uchun ustozimiz ikkinchi o'rinni 100 ms dan ikkinchigacha kamaytirdi. So'nggi millisekundlar muammosi hamma narsaga va signalning ichki uzatilishida. Signalni manbadan o'tayotganda uSB interfeysi yoki PCI markaziy protsessorga, signal chekish janubiyaslida asosan parvarish va to'g'ridan-to'g'ri markaziy protsessorga bevosita bo'ysunadigan ish bilan shug'ullanadi. Biroq, markaziy protsessor muhim va band bo'lgan xarakterdir, shuning uchun u har doim ham ovozni qayta ishlash uchun vaqtingiz bo'lmaydi, shuning uchun bu 100 ms ± 50 ms, agar ko'proq bo'lmasa, u 100 msh. Ushbu muammoni hal qilish orqali, ma'lumotlarni qayta ishlash yoki DSP (raqamli signal protsessor) uchun o'z chipingiz bilan ovoz kartasini sotib olish mumkin.

Qoida tariqasida, barcha "tashqi" ovozli kartalarning aksariyati shunga o'xshash hamrohga ega, ammo u ishlash uchun juda mos keladi va takrorlanadigan ovozni "yaxshilash" uchun mo'ljallangan. Aslida tovushni qayta ishlash uchun mo'ljallangan ovozli kartalar etarli darajada koprocessor yoki chegara versiyasida, bunday koprocessor alohida sotiladi. Koprocessordan foydalanishning afzalligi, agar u qo'llanilsa, maxsus dasturiy ta'minot Signalni deyarli markaziy protsessordan foydalanmasdan ishlaydi. Ushbu yondashuvning noqulayligi, shuningdek, maxsus dasturiy ta'minot bilan ishlash uchun "o'tkirlashtirish" uskunalari bo'lishi mumkin.
Bundan tashqari, men ovoz kartasi va kompyuterni birlashtirishning interfeysini belgilamoqchiman. Bu erda talablar juda maqbuldir: yuqori darajada ishlov berish tezligi uchun USB 2.0, PCI kabi ma'lumotlar etarli bo'ladi. Signal aslida ko'p miqdordagi ma'lumotlar, masalan video signal, shuning uchun talablar minimaldir. Biroq, men qoshiqni tan olaman: USB protokoli yuboruvchidan qabul qiluvchiga 100% ma'lumotni etkazib berishni kafolatlamaydi.
Birinchi muammo aniqlandi - foydalanishdagi katta kechikishlar standart haydovchilar yoki to'g'ri kechikish bilan ovoz kartasini ishlatish uchun katta narx.
Avvalroq, biz analog signalning ideal uzatilishi uchun bunday oddiy vazifa emas deb qaror qildik. Bundan tashqari, olib tashlash / konversiya / signallarni uzatish jarayonida ma'lumotlar sifatida ro'y berayotgan shovqin va xatolarni aytib o'tish kerak, chunki agar siz fizikani eslasangiz o'lchov moslamasi Bu o'z xatosiga ega va har qanday algoritm uning aniqligi.
Bu hazil juda muhimdir, chunki ovoz kartasi, shuningdek, uskunalar yaqinidagi nurlanish ta'sirida, shuningdek, ultratovush tekshiruvi markaziy protsessor Ish paytida. Hamma uchun, yozib olinadigan yoki takrorlangan signalning tavsifi bo'yicha buzilish, bog'liq oxirgi qurilma (mikrofon, pikap, karnay, naushniklar va boshqalar). Ko'pincha marketing uchun turli xil audio qurilmalarning ishlab chiqaruvchilari, biologiya va fizikani maktabda o'qitiladigan yoki fizikani o'rgatish, bu savolni juda yaxshilaydi "va nima uchun odam tashqarida eshitmasa 20-20 kHz oralig'ida? ". Ular aytayotganlarida, har bir haqiqatda haqiqat ulushi bor. Darhaqiqat, faqat ko'plab ishlab chiqaruvchilar faqat qog'ozda yaxshiroq xususiyatlarni ko'rsatadilar. Biroq, agar ishlab chiqaruvchi haqiqatan ham signalni biroz kattaroq chastotalar oralig'ida o'chira oladigan qurilma qilsa, ushbu uskunani sotib olish kamida qisqa vaqt davomida o'ylaydi, lekin bu haqda o'ylang.
Narsa - bu narsa. Har bir kishi tartibsizlik va boshqa narsalar bilan to'planib, chiroyli grafikalarni mukammal darajada eslaydi. Ovozni olib tashlaganda (faqat ushbu variantni ko'rib chiqing), mos ravishda buziladi, bu uning "eshitish" oraliq chegaralaridagi neftning o'zgaruvchanligi bilan tavsiflanadi.

Shunday qilib, Signalni standart (20-20k) sifatida olib tashlash imkoniga ega bo'lgan mikrofonga ega bo'lishimiz mumkin. Qoida tariqasida buzilishlar tasodifiy xatolarning kichik qiymalai bilan normal taqsimlanadi (ehtimoliy nazariyani eslab qolish). Agar boshqa shartlar bilan olinadigan signal turini kengaytirsak, nima bo'ladi? Agar siz mantiqqa rioya qilsangiz, unda "qopqoq" (ehtimollik zichligi) oralig'ida, shu bilan bizga qiziquvchan qiziqishlardan farq qiladi.
Agar siz bizning bezimizga qaytib kelsangiz, afsuski, hamma narsa juda ravshan emas. Ovoz kartalarini ishlab chiqaruvchi mikrofonlar va karnaylarning qo'llanilishiga o'xshash, shuningdek, ko'pincha o'z qurilmalarining ishlash rejimlariga nisbatan paydo bo'ladi. Ba'zida u ma'lum bir ovoz kartasi uchun uni 96k / 24bit rejimida ishlaydigan aniq bir ovozni ko'rish mumkin, ammo aslida 48k / 16bit. Sound kartalari (DSA-ADC) yordamida ovoz haqiqatan ham kodlangan bo'lishi mumkinligi bo'lishi mumkin. tanlab olish chastotasidagi chastota. Bir vaqtning o'zida eng oddiy o'rnatilgan ovozli kartalarni juda qiyinlashtirdi. Va, agar biz insoniy sud majlisini topganimizdek, 40k / 10bit kabi etarli parametrlar mavjud, buning ovozini qayta ishlash ovozni qayta ishlash paytida jarohatlangan buzilishlar tufayli bu etarli bo'lmaydi. Ya'ni muhandis yoki musiqachi tovushni o'rta mikrofon yoki ovoz kartasi bilan olib tashlagan bo'lsa, keyinchalik undan foydalanish eng yaxshi dasturlar Va temir juda muammoli bo'ladi, bu yozuv bosqichida amalga oshirilgan barcha shovqin va xato bo'ladi. Yaxshiyamki, yarim professional yoki professional tovush uskunalari ishlab chiqaruvchilar bu kabi gunoh emas.
So'nggi muammo shundaki, o'rnatilgan ovozli kartalar shunchaki kerakli qurilmalarni ulash uchun etarli miqdordagi kerakli ulanishlarga ega emas. Aslida, hatto janobmandlarning naushniklar shaklida o'rnatiladi, shuningdek, monitorlar juftligi va phantom taomlari va kanallarning har bir kanallari uchun individual regulyatorlar va ularni unutib qo'yishlari mumkin.