Динамик ПК — это громкоговоритель , встроенный в некоторые компьютеры , совместимые с IBM PC . В первом персональном компьютере IBM , модель 5150 , использовался стандартный 2,25-дюймовый (динамический) динамик с магнитным приводом. [1] В более поздних компьютерах вместо этого используется крошечный подвижный или пьезодинамик . [2] Динамик позволяет программному обеспечению и встроенному программному обеспечению предоставлять пользователю звуковую обратную связь , например, сообщать об аппаратной неисправности. Динамик ПК генерирует сигналы с помощью программируемого интервального таймера , чипа Intel 8253 или 8254 . [3]
Динамик ПК используется во время процедуры самотестирования при включении питания (POST) для индикации ошибок во время процесса загрузки . Поскольку он активен до видеокарты , его можно использовать для передачи «звуковых кодов», связанных с проблемами, которые препятствуют гораздо более сложной инициализации видеокарты. Например, Video BIOS обычно не может активировать видеокарту, если в системе не присутствует работающая оперативная память, тогда как звуковой сигнал динамика возможен только с помощью ПЗУ и регистров ЦП. Обычно различные коды ошибок обозначаются определенными звуковыми сигналами, например, «один звуковой сигнал; пауза; три звуковых сигнала; пауза; повтор». Эти шаблоны зависят от производителя BIOS/UEFI и обычно описаны в техническом руководстве материнской платы.
Некоторые программы, в том числе музыкальное программное обеспечение, операционные системы или игры, могут воспроизводить звук с импульсно-кодовой модуляцией (PCM) через динамик ПК с использованием специальных методов широтно-импульсной модуляции, описанных далее в этой статье.
Динамик ПК часто использовался весьма инновационными способами для создания впечатления полифонической музыки или звуковых эффектов в компьютерных играх той эпохи, таких как серия приключенческих игр LucasArts середины 1980-х годов, с использованием быстрых арпеджио . [ нужна цитация ] Несколько игр, таких как Space Hulk и Pinball Fantasies, были известны своими сложными звуковыми эффектами; У Космического Халка , в частности, даже была полноценная речь.
Однако, поскольку метод, используемый для воспроизведения PCM, был очень чувствителен к проблемам синхронизации, эти эффекты либо вызывали заметную медлительность на более медленных ПК, либо иногда давали сбой на более быстрых ПК (то есть значительно быстрее, чем программа была изначально разработана). Также программам было сложно делать что-то еще, даже обновлять дисплей, во время проигрывания таких звуков. Таким образом, когда после 1990 года звуковые карты (которые могут выводить сложные звуки независимо от процессора после запуска) стали обычным явлением на рынке ПК, они быстро заменили динамики ПК в качестве предпочтительного устройства вывода звуковых эффектов. Большинство недавно выпущенных компьютерных игр перестали поддерживать динамик во второй половине 1990-х годов.
Несколько программ, включая MP (Module Player, 1989), Scream Tracker , Fast Tracker , Impulse Tracker и даже драйверы устройств для Linux [4] и Microsoft Windows , могли воспроизводить звук PCM через динамик ПК.
Современные системы Microsoft Windows поддерживают динамик ПК как отдельное устройство со специальными возможностями, то есть его нельзя настроить как обычное устройство вывода звука. Некоторые программы используют этот специальный звуковой канал для воспроизведения звуков. Например, Skype может использовать его в качестве резервного сигнального устройства в случае, если основное устройство вывода звука не слышно (например, из-за того, что громкость установлена на минимальный уровень, выключен усилитель или подключены наушники).
В 1990-х годах появился компьютерный вирус для Microsoft DOS под названием «Техно», который воспроизводил мелодию через динамик ПК, печатая на экране слово «ТЕХНО» до тех пор, пока оно не заполнялось. [5]
В некоторых приложениях динамик ПК прикрепляется непосредственно к материнской плате компьютера ; в других, включая первый персональный компьютер IBM, динамик подсоединяется проводом к разъему на материнской плате. Некоторые корпуса ПК поставляются с предустановленным динамиком ПК. Разъем проводного динамика ПК может иметь двух-, трех- или четырехконтактную конфигурацию, а также два или три провода. Гнездовой разъем динамика подключается к разъемам на материнской плате, которые иногда обозначаются как SPEAKER или SPKR .
Динамик ПК обычно предназначен для воспроизведения прямоугольной волны только через два уровня выходного сигнала (два уровня напряжения, обычно 0 В и 5 В), управляемые каналом 2 процессора Intel 8253 (ПК, XT) или 8254 (AT и новее). Программируемый интервальный таймер , работающий в третьем режиме (сигнал прямоугольной формы). Само аппаратное обеспечение динамика доступно напрямую через порт ввода-вывода ПК 61H (61 шестнадцатеричный ) через бит 1, и им можно физически манипулировать для двух уровней выходного сигнала (т. е. 1- битного звука). Однако, тщательно рассчитывая короткий импульс (т. е. переходя от одного выходного уровня к другому, а затем обратно к первому) и полагаясь на физические фильтрующие свойства динамика (ограниченная частотная характеристика, самоиндукция и т. д.), можно можно вывести динамик на различные промежуточные уровни выходного сигнала, действуя как грубый цифро-аналоговый преобразователь . Этот метод называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и позволяет приблизительно воспроизводить звук PCM . (Более усовершенствованная версия этой методики используется в усилителях звука класса D. )
При использовании динамика ПК этот метод обеспечивает ограниченное качество воспроизведения, но коммерческое решение RealSound использовало его для улучшения звука в нескольких играх.
Для получения высококачественного звука с использованием этого метода требуется, чтобы частота переключения была намного выше, чем звуковые частоты, предназначенные для воспроизведения (обычно с соотношением 10:1 или более), а выходное напряжение должно быть биполярным , чтобы лучше использовать динамического диапазона и мощности выходных устройств. Однако на динамике ПК выходное напряжение либо равно нулю, либо находится на уровне транзисторно-транзисторной логики ( TTL ) (униполярном).
Качество зависит от компромисса между несущей частотой ШИМ (эффективная частота дискретизации ) и количеством выходных уровней (эффективная разрядность ). Тактовая частота программируемого интервального таймера ПК , который управляет динамиком, фиксирована на уровне 1 193 180 Гц [3], и произведение частоты дискретизации звука на максимальное значение ЦАП должно равняться этому значению. Обычно 6-битный ЦАП [8] с максимальным значением 63 используется с частотой дискретизации 18 939,4 Гц, что обеспечивает плохой, но распознаваемый звук. [9]
Качество звука этого метода еще больше снижается из-за отсутствия динамического громкоговорителя подходящего размера, особенно в современных машинах и особенно ноутбуках, в которых используется крошечный динамик с подвижным железом (часто путают с пьезоэлектрическим ). Причина этого в том, что звук, создаваемый ШИМ, требует применения фильтра нижних частот перед окончательным выходом, чтобы подавить шум переключения и высокие гармоники. Обычный динамический громкоговоритель делает это естественным образом, но крошечная металлическая диафрагма подвижного динамика пропускает много шума переключения, как и многие прямые связи (хотя из этого есть исключения, например, порты «вход динамика» с фильтром на некоторых материнских платах и звуковые карты).
Использование динамика ПК для сложного вывода звука стало менее распространенным с появлением Sound Blaster и других звуковых карт .
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )