Лекция: PC Speaker
Стандартный канал управления звуком PC Speaker рассчитан на подключение высокоомного малогабаритного динамика. Логическая схема канала приведена на рис. 3.5. Звук формируется из тонального сигнала от второго канала системного таймера, которым можно программно управлять. Частоту сигнала можно изменять, программируя коэффициент деления счетчика-таймера, который расположен в пространстве ввода/вывода по адресу 042h. При записи (и чтении) 16-битный двоичный код передается парой (обязательно!) 8- битных операций (сначала младший байт, потом старший). Разрешая/запрещая формирование сигнала программно-управляемым битом 0 системного порта 61h, можно подавать сигналы определенной длительности. Такой способ формирования звука не загружает процессор и позволяет исполнять незамысловатые мелодии. С учетом инерции слуха быстрым переключением частот можно достигать эффекта многоголосия.
Более интересные звуки можно извлекать, используя принцип широтно-импульсной модуляции, программно осуществляемой через бит 1 порта 61h. В этом случае динамик выполняет роль фильтра низких частот (инерционного звена) демодулятора. Процессоры, начиная с 80286, способны формировать поток управляющих сигналов, который позволяет воспроизводить музыкальный или речевой сигнал с качеством карманного радиоприемника. Однако такое формирование звука практически полностью загружает процессор. Качество воспроизведения сильно зависит от частотных свойств динамика. Предпочтительнее более крупные динамики, у которых лучше воспроизведение нижних частот — с ними можно добиться даже разборчивости речи.
Цифровой аудиоканал обеспечивает возможность моно- или стереофонической записи и воспроизведения аудиофайлов с уровнем качества от кассетного магнитофона до Audio CD. Запись производится оцифровкой сигнала с частотой дискретизации 5–44,1 кГц. Разрядность используемых ADC и DAC (аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователей) варьируется от 8 до 16 бит. Более совершенные схемы имеют встроенные средства компрессии сигнала, например, по методу адаптивной дельта импульсно-кодовой модуляции (ADPCM). В этом случае в цифровом виде хранятся не значения выборок, а специальным образом обработанные разности величин соседних выборок, что позволяет (при сохранении качества) значительно уменьшить объем записи. Компрессия аудиосигнала применяется, например, в кодеках MPEG и голосовых модемах. На стандартных аудио-CD компрессия не применяется.
Для передачи потока данных по шине в цифровой аудиоканал и обратно используются 8- и/или 16-битные каналы DMA. Звуковой канал использует аппаратные прерывания и порты ввода/вывода. Для организации телефонной связи по сети (например, IPhone) требуется полнодуплексный режим (Full Duplex), требующий одновременной передачи данных по двум каналам DMA.
Оцифрованный звук хранится в файлах (расширение .WAV используется для оцифровки без компрессии). Размер файла зависит от длительности записи, разрядности преобразования, частоты квантования и количества каналов (моно или стерео). Эти файлы редактируются ПО, которое позволяет вывести на экран подобие осциллограмм записанных сигналов.