Кольцов А.С. Федорков Е.Д. Перспективные информационные технологии и среды. Часть 2 - файл n1.doc

приобрести
Кольцов А.С. Федорков Е.Д. Перспективные информационные технологии и среды. Часть 2
скачать (1906 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1906kb.08.07.2012 19:31скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8

Перспективы развития Всемирной паутины


В настоящее время наметились две тенденции в развитии Всемирной паутины: семантическая паутина и социальная паутина. Семантическая паутина предполагает улучшение связности и релевантности информации во Всемирной паутине через введение новых форматов метаданных. Социальная паутина полагается на работу по упорядочиванию имеющейся в Паутине информации, выполняемую самими пользователями Паутины. В рамках второго направления наработки, являющиеся частью семантической паутины, активно используются в качестве инструментов (RSS и другие форматы веб-каналов, OPML, микроформаты XHTML).

Существует также популярное понятие Web 2.0, обобщающее сразу несколько направлений развития Всемирной паутины.

Способы активного отображения информации во Всемирной паутине


Информация в вебе может отображаться как пассивно (то есть пользователь может только считывать её), так и активно — тогда пользователь может добавлять информацию и редактировать её. К способам активного отображения информации во Всемирной паутине относятся:

Следует отметить, что это деление весьма условно. Обычно разница проявляется в назначении, подходе и позиционировании того или иного продукта.

6. АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ЭВОЛЮЦИЯ, КАНАЛЫ
Акустическая система — это устройство для воспроизведения звука. Преобразователь электрического сигнала в звуковое давление.

Акустическая система бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).

Акустическая система состоит из акустического оформления и вмонтированных в него излучающих головок.

Однополосные системы не получили широкого распространения ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. Высокие интермодуляционные искажения при значительном ходе одного излучателя вызваны эффектом Доплера. В многополосных акустических систем спектр слышимых человеком звуковых частот разбивается на несколько перекрываемых между собой диапазонов посредством фильтров. Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапазоне. Таким образом, достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот. Но и они имеют свои недостатки.

Для персональных компьютеров акустические системы обычно выполняются совместно с усилителем звуковых частот и называются активными акустическими системами.

Акустические системы состоят из:

  1. Динамических головок

  2. Акустического оформления

  3. Внутренней проводки

  4. Разделительных фильтров

  5. Клемм


6.1. Типы излучателей акустических систем

Рупорные громкоговорители

Рупорные громкоговорители появились как вариант увеличения КПД электродинамических громкоговорителей, значение которого у последних обычно составляет 1 - 2% (в некоторых источниках указывается 0,5 - 5%).

Такой низкий коэффициент объясняется присутствием механического сопротивления в механических элементах и сопротивлением среды.

На этом этапе стоит разделить процессы преобразования в громкоговорителях на два ключевых: (1) преобразование механических колебаний в акустические и (2) излучение колебаний в окружающую среду. В рупорных громкоговорителях электродинамическая головка отвечает за первый процесс, а рупор - за второй. По сути, рупор - эта труба с жесткими стенками и сечением, изменяющимся от минимального до максимального своего значения по определенному закону (чаще всего по экспоненте). Эквивалентом излучателя в данном случае является слой воздуха в выходном отверстии, сечение которого можно сделать достаточно большим.

Помимо этого в конструкциях рупоров предусмотрена предрупорная камера, работающая как трансформатор в условиях, когда сечение поверхности диафрагмы Sд больше, чем входное сечение рупора So. Таким образом, коэффициент трансформации равен отношению Sд/So и всегда является большим единицы. КПД таких громкоговорителей достигает 15-20%, что гораздо лучше, чем у электродинамических головок (1 - 2%). Данный тип рупорных громкоговорителей называется узкогорлыми.

Помимо этого, существуют громкоговорители без предрупорной камеры, где Sд равен или близко равен So. Данный тип рупорных громкоговорителей называется широкогорлыми. Соответственно КПД у них находится в среднем диапазоне - 7 - 10%.

Рупорные громкоговорители могут применяться в качестве составных элементов для многополосных АС.

Электростатические громкоговорители

В литературе по этой теме можно столкнуться с подобным определением: "электростатические громкоговорители разделяются на три основных типа: конденсаторные, электретные и пьезоэлектрические".

Конденсаторные… это название весьма условно, поскольку все преобразователи из данного раздела используют принцип преобразования звукового напряжения в изменения положения движущегося электрода в условиях заданной емкости. Поэтому разделение такого плана весьма условно и описывает лишь способ достижения заданной цели, а не некий глобальный принцип.

Суть конденсаторных электроакустических преобразователей, описанных в данной литературе и долгое время использующихся на практике, заключается в следующем: мы имеем в наличие две обкладки конденсатора - неподвижную массивную (ребристая полуцилиндрическая металлическая поверхность) и гибкую (пленка с нанесенным металлическим слоем с наружной стороны либо металлическая фольга с диэлектриком с внутренней стороны).



Рис. 6.1.

Пленка одевается на полуцилиндр как чулок, а натягивающий винт (или система винтов с гайкой) позволяет оптимально отрегулировать первоначальное механическое натяжение пленки. (рис. 6.1)

Вся приведенная система в рабочем виде представляет собой конденсатор, на обкладки которого подается два напряжения. Первое Uo задает начальное натяжение пленки. При подаче дополнительного переменного звукового напряжения U~, емкость конденсатора будет постоянно меняться и пленка будет натягиваться то сильнее, то слабее.

Конденсаторные громкоговорители

Конденсаторные громкоговорители обладают очень хорошей характеристикой линейности, но имеется небольшая тонкость - чем больше емкость, тем лучше эффективность излучения низких частот. А емкость находится в прямой зависимости от размера обкладок данного конденсатора. Реализация больших размеров обкладок затруднительна, поэтому конденсаторные громкоговорители в таком виде применяются в качестве высокочастотных составляющих акустических систем (от 5-7 КГц до 20 КГц).

Электретные громкоговорители

Электретные громкоговорители схожи по структуре с обычными конденсаторными, за исключением того, что в них используется уже заранее наэлектризованная пленка (электретная пленка). Они имеют такие же характеристики как и в первом случае, за исключением того, что наэлектризованность пленки со временем уменьшается и требуется ее замена либо повторная поляризация.

Пьезоэлектрические громкоговорители

Пьезоэлектрические громкоговорители имеют несколько другой принцип работы. В них используются пластины, изготовленные из специального материала (сегнетовой соли или пьезокерамики). Край такой пластины скрепляется с диффузором, электромеханическое преобразование происходит также как и в конденсаторных громкоговорителях, и параметры этого преобразования для обоих случаев идентичны. Но на этом положительные стороны заканчиваются… имеются большое количество нелинейных искажений и значительная неравномерность АЧХ. Используемые материалы также обладают недостатками, например, пьезокерамика имеет низкую чувствительность, а сегнетовая соль чувствительна к климатическим условиям и воздействиям внешней среды. Это несомненно ограничивает использование пьезоэлектрических громкоговорителей на практике.

Электростатические громкоговорители

Но сегодня применяется очень много и других способов реализации электростатических громкоговорителей, часть из которых прячется за закрытыми патентами и ноу-хау. Например, сейчас под электростатическими громкоговорителями часто подразумевают технологии, основанные на взаимодействии статических зарядов, описать которые можно следующим образом. В качестве мембраны в таких устройствах используется очень тонкая полимерная пленка (10-15 микрон) с нанесенным проводящим слоем. Масса этой пленки соизмерима с массой колеблющегося воздуха, а следовательно мембрана обладает предельно малой инерционностью, что позволяет системе очень точно передавать широкий (!) диапазон частот с минимумом искажений. Полимерная пленка натянута между двумя перфорированными пластинами, на которые через трансформатор от усилителя подается звуковой сигнал. На проводящий слой мембраны подается напряжение порядка нескольких кВ. В результате взаимодействия заряда на пленке и звукового напряжения мембрана начинает двигаться со звуковой частотой.

Динамический громкоговоритель

Динамический громкоговоритель, который по стандартам на термины "головка динамическая прямого излучения", и который "по жизни" так и остался "динамиком", был изобретен и запатентован американцами Райсом и Келлогом в 1925 г. С того времени практически ничего не изменилось в основных чертах конструкции этого устройства, разве что магнитная система стала поизящнее. И в то же время не приходится сомневаться, что как основной способ преобразования переменного электрического тока в звуковые колебания динамик легко и уверенно шагнет и в третье тысячелетие.

Электродинамический громкоговоритель не идеальный преобразователь. По всем канонам электроакустики идеальный громкоговоритель должен был бы иметь мембрану или диффузор из материала с плотностью, равной плотности воздуха, при этом абсолютно жесткого, закрепленного на абсолютно линейном подвесе, и так далее. В реальном мире диффузор имеет заметную массу, деформируется, подвес - нелинеен, источники искажений и резонансов - неизбежны.

Все революционные конструкции - электростатические, ленточные, планарные и прочие, как оказалось, приносят больше проблем, чем решают, а потому так и не смогли вытеснить электродинамический громкоговоритель, созданного по чертежам Райса и Келлога.

Плавные, эволюционные изменения в облике современного динамика происходят постоянно, но при любых усовершенствованиях это устройство - неописуемый клубок компромиссов, в которых конструкторы ищут оптимальные решения, а пользователи - должны вполне представляя себе, что можно ожидать от динамика той или иной конструкции, а чего - нельзя. Наиболее заметные усовершенствования в конструкции динамика связаны с появлением новых материалов для изготовления диффузоров. Вслед за бумагой, другими композициями на целлюлозной основе появились полимеры, композиты, металлы и сплавы. В области материалов для изготовления диффузоров наблюдается такая ситуация - новые прибывают, а старые - не исчезают. Два важнейших требования, определяющих качество диффузора, не просто противоречивы, а почти антагонисты. Это - жесткость, которая должна быть как можно выше, и внутреннее затухание, которое тоже жизненно необходимо. Для внутреннего затухания колебаний требуется вязкость материала.
6.2. Типы акустического оформления

В таких оформлениях важнейшим параметром является объём корпуса


В зависимости от влияния обьёма воздуха на динамик делятся на:

• Воздушный подвес (акустический подвес, air suspension)

• Бесконечный экран (infinite baffle)

Панель акустического сопротивления (VarioVent)

Воздушный фазоинвертор (bass reflex, bass reflect, ported box)

• Пассивный излучатель (passive radiator)

Излучение звука в таких системах происводится не динамиком, а через другую колебательную систему связанную с ним

• Полосовой резонатор 4-го порядка (4th order bandpass)

• Полосовой резонатор 6-го порядка (6th order bandpass)

• Активная воздушная связь (active air coupling)


В основном производители разделяют громкоговорители на стерео и «театральные».

Cейчас интенсивно развивается область домашнего кинотеатра и по мимо хорошего изображения требуется хорошая аудио поддержка. Для ДК озвучивания применяют АС по схеме 5.1, 6.1, 7.1 (рис. 1, рис. 2) используя при этом декодеры формата DTS, Dolby Digital и т.д. Это значит, что звуковой сигнал разделяется на фронтальную пару колонок, тыловую пару, центральный канал и сабвуфер для вовлечения в происходящее на экране.

Если представить, что все акустические системы совершенно одинаковы, акустика помещения также идеальна и есть свободное место, то ставить колонки следует, глядя на эту схему. В данном случае описывается модель расстановки системы для работы комплекса по схеме 5.1 (пять каналов, один сабвуфер).

Центр и фронтальная пара расположены на линии виртуальной окружности, радиусом которой является расстояние от слушателя до центральной АС, а центром окружности — голова слушателя. Расстояние от слушателя до каждой из фронтальных АС и центральной АС равны. Расстояние между фронтальными АС равно расстоянию от слушателя до каждой из АС. Тыловые каналы расположены на таком же удалении от слушателя (также на виртуальной окружности) под углом примерно 110° к оси «слушатель — экран».

Если звук прибывает из разноудаленных источников, наши уши и мозг лучше идентифицируют только тот звук, который пришел раньше. Если разница во времени до 50 миллисекунд, ранее прибывший звук может доминировать над позже пришедшим звуком, даже если тот на 10 дБ громче. (т.е. громче в 2-3 раза) Этот эффект открыт Хельмутом Хаасом в 1949 году.



Рис. 6.2

В этом случае минимизируются все возможные неточности, связанные с искусственной задержкой, вводимой для компенсации звучания при некорректном расположении АС в пространстве, а также уравнивается влияние акустики помещения на все АС. В теории все каналы совершенно равнозначны как по громкости, так и по звуковоспроизведению.

На следующем рисунке приведена схема идеального размещения АС в домашнем кинотеатре, работающим с 7.1 звуком. В данном случае тыловых АС не 2, а 4 — две из них расположены строго по бокам слушателя, а две других — сзади.



Рис. 6.3

Сабвуфер предназначен для воспроизведения отдельно самых низких частот, комната очень сильно взаимодействует в этой области, низкочастотная энергия распространяется сферически во всех направлениях одинаково, поэтому его располагают экспериментально практически в любой точке комнаты или отдельно производится сложный расчет акустики помещения, т.к. любая комната будет резонировать во многих частотах.

Эти две схемы размещения (для 5.1 системы и для 7.1 системы) являются референсными. Именно при таком расположении АС и производится сведение многоканальных саундтрэков к кинофильмам в современных студиях.

«Стерео» колонки используют для прослушивания музыки. Но на самом деле АС не корректно разделять на подобные классы, т.к. любые стерео колонки могут подойти для ДК, (конечно тут всё зависит от предъявляемых требований к качеству), а «театральные» колонки для качественного воспроизведения музыки скорее всего не будут подходить. В фильмах в основном из звука присутствуют спец. эффекты (взрывы, выстрелы и т.д.) для их озвучивания достаточно и посредственных колонок с задранными низкими и высокими частотами. В музыке важен весь звуковой диапазон и любые отклонения могут восприниматься как недостатки звучания.

АС применяются практически во всех сферах человеческой деятельности, начиная от обычных телевизоров, и заканчивая телефонией.

Основной задачей электроакустических преобразователей является осуществление максимально линейной зависимости между изменениями электрического сигнала и формируемыми изменениями звукового давления. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) заключается в неспособности современных динамиков воспроизводить все частоты (даже в пределах рабочего диапазона) с одинаковой громкостью при подведении равной мощности. В любом случае будут возникать пики и провалы АЧХ, изменяющие тембр звучания акустической системы (рис.3). Реализация качественной "линейности" стоит очень больших денег.



Рис. 6.4. Зависимость звукового давления от частоты

1   2   3   4   5   6   7   8


Перспективы развития Всемирной паутины
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации