Принципы работы звуковых устройств

• Звуковых карт
• Колонок
• Наушников
• Микрофонов

Как работает звуковая карта?

Звуковой сигнал с микрофона или плеера подается на один из входов звуковой карты. Это аналоговый сигнал. Он поступает на входной микшер, который служит для смешивания сигналов, если их поступает на вход несколько. Затем сигнал с входного микшера поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), с помощью которого происходит оцифровка аналогового сигнала, т.е. преобразование его в дискретный двоичный сигнал.

Потом цифровые данные поступают в сердце звуковой платы - процессор (DSP - Digital Signal Processor). Этот процессор управляет обменом данными с компьютером через шину PCI материнской платы.

Когда центральный процессор компьютера выполняет программу записи звука, то цифровые данные поступают через шину PCI либо прямо на жесткий диск, либо в оперативную память компьютера. Присвоив этим данным имя, мы получим звуковой файл.

При воспроизведении этого звукового файла данные с жесткого диска через шину PCI поступают в сигнальный процессор звуковой платы, который направляет их на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Цифро-аналоговый преобразователь преобразует двоичный сигнал в аналоговый. Электрический сигнал, получившийся в результате преобразования, поступает на выходной микшер. Этот микшер идентичен входному и управляется при помощи той же самой программы. Сигнал с выходного микшера поступает на линейный выход звуковой карты и выход на звуковые колонки, подключив к которому колонки или наушники мы слышим звук.

На любой универсальной мультимедийной звуковой карте есть встроенный синтезатор - устройство, которое синтезирует звуки заданных частот и тембров. Он используется также для управления работой электромузыкальных инструментов на основе стандарта MIDI (например синтезатор).

Как работают колонки?

Динамик (динамический излучатель звука, если по-научному) — это ключевой элемент в конструкции любых колонок, благодаря которому мы и слушаем музыку. Его функция - преобразовывать энергию из одной формы в другую, а именно, он преобразует электрический звуковой сигнал (электрические колебания), получаемые от усилителя, в акустические звуковые волны, которые распространяются по комнате, и которые мы слышим

Для подключения к усилителю у динамика есть две клеммы, соединенные с его звуковой катушкой, которая располагается внутри динамика. Эта катушка находится в очень узком цилиндрическом зазоре между полюсами постоянного магнита, расположенного на тыльной стороне динамика. Под воздействием протекающего по ней переменного тока (того самого электрического звукового сигнала, получаемого от усилителя) катушка начинает двигаться вперед и назад — это движение происходит в соответствии с законом Фарадея.

Так как катушка соединена с мембраной динамика, то есть той его частью, которую находится на передней панели колонки, эта мембрана (диффузор) также начинает совершать колебательные движения вперед и назад, что и образует воздушные акустические волны, воспринимаемые человеческим слухом. Чтобы диффузору было проще совершать эти движения, он закрепляется на специальном эластичном подвесе. Чем с большим размахом движется диффузор, а амплитуда его движения в общем случае прямо пропорционально амплитуде подаваемого сигнала, тем громче звук, который мы слышим.

Как работают наушники?

Музыкальный источник посылает сигнал в форме переменного электрического тока через кабель к головкам громкоговорителя — миниатюрным динамикам — в наушниках. Сигнал проходит через звуковую катушку в головке, которая генерирует магнитное поле. Звуковая катушка окружена фиксированным магнитом и переменный ток в звуковой катушке притягивает и отталкивает ее от магнита. Звуковая катушка присоединена к конусу головки, который двигается вперед-назад с частотой от 20 до 20000 раз в секунду, изменяя давление воздуха перед ним и тем самым создавая звуковые волны, которые вы можете слышать.

Как работают микрофоны?

Принцип работы любого микрофона вне зависимости от особенностей его конструктивного исполнения заключается в воздействии на тонкую мембрану звуковых колебаний воздуха. В результате мембранные колебания становятся причиной возбуждения электрических колебаний. В зависимости от типа устройства могут быть использованы различные технологии и физические явления: микрофон может быть

• Электродинамическим
  • Ленточным, когда материалом для катушки служит гофрированная алюминиевая фольга;
  
  • Катушечным, оснащённым диафрагмой в кольцевом зазоре магнита, при колебаниях которой под действием звуковых волн катушка пересекается силовыми линиями и в ней наводится ЭДС;
  
• Пьезоэлектрическим, работа которого основана на использовании кристаллических пластинок;

• Конденсаторным, оснащённым конденсатором, ёмкость которого изменяется во время звуковых колебаний при вибрации одной из обкладок (для этого она изготавливается из эластичного материала).