Нынешний стандарт MPC с уровнем 1 ориентирован, как
минимум, на ПК 386SX и предполагает возможность работы как в
среде MS-DOS, так и Windows. Кратко минимальные требования на
MPC таковы:
- ПК класса 386 с тактовой частотой микропроцессора не менее 10
Мгц,
- ОЗУ не менее 2 Мбайт (c Windows не менее 4 Мбайт),
- накопитель на жестком диске с емкостью свыше 30 Мбайт,
- накопитель на гибком 3 1/2 диске с емкостью 1.44 Мбайт,
- стандартная клавиатура и мышка,
- видеоадаптер и дисплей VGA c разрешением 640х480 точек при 256
цветах,
- накопитель CD-ROM, удовлетворяющий требованиям MPC (см.
далее),
- драйвер CD-ROM mscdex версия 2.2 или более поздняя,
- плата звука - аудиоадаптер, удовлетворяющая требованиям MPC,
- прочие возможности (подключение микрофона, стереотелефонов,
звуковых колонок, наличие последовательного и параллельного
интерфейсов, порта ввода/вывода MIDI и др.).
Требования стандарта MPC с уровнем 1 в наше время
достаточно умерены, но исключают возможность применения
любимых у нас ПК AT 286 стандартной конфигурации. Доработка
их под MPC обходится дороже, чем приобретение MPC на базе ПК
класса 386SX.
Стандарт MPC с уровнем 2 ориентирован уже на ПК класса
486SX с тактовой частотой не менее 25 МГц, ОЗУ 4 Мбайта
(рекомендуется даже 8), жесткий диск с емкостью не менее 160
Мбайт, CD-ROM с ускоренной вдвое (300 Кбайтов/с) скоростью
передачи данных и сниженным с 1 с до 0.4 с временем доступа и VGA-
видеоадаптером, имеющим разрешение не хуже 640х480 точек при
65536 цветах.
Звук и цифра!
Современноые средства мультимедиа дают качество
стереозвука, удовлетворяющее самым придирчивым требованиям HiFi
(сокращенно это означает высокую верность воспроизведения).
Современные платы синтеза звука способны синтезировать звучание
одновременно 20 и более музыкальных инструментов, создавая при
этом множество специальных звуковых эффектов - плавное изменение
громкости каждого инструмента, вибрацию звуков, их модуляцию
по частоте и т.д. Появилась возможность записи звуковых сигналов
на магнитные носители ПК в виде файлов и их сложной
математической обработки - например наложения сигналов,
фильтрации шумов и т.д.
Сейчас HiFi-звучание неразрывно связано с лазерными
аудиодисками (или компакт-дисками CD), использующими цифровые
методы кодирования звуковых сигналов. Диск представляет из себя
пластмассовый кружок, на поверхности которого имеются
микроскопические углубления, созданные записывающим
устройством (точнее говоря, технологическим процессом
тиражирования дисков с некоторого оригинала). Они покрыты
"толстым" слоем прозрачного лака, предохраняющим поверхность
диска от повреждений. Рабочей является только одна поверхность,
вторая используется для красочной маркировки.
Для проигрывания диска используется полупроводниковый
лазерный диод с фокусирующей оптической системой. Область
диска под лаком с микроуглублениями находится в фокусе, и
отраженный от нее сигнал воспринимается фотодиодом,
расположенным рядом с лазерным излучателем. Диск вращается с
переменной скоростью, что дает постоянную линейную скорость
считывания данных. Наружняя поверхность диска находится не в
фокусе. Поэтому ее загрязнения и даже царапины практически не
влияют на воспроизведение. Тем более что специальная электронная
система коррекции ошибок устраняет их проникновение в данные.
Тряска, вибрация и магнитные поля - бичь граммофонных
проигрывателей и магнитофонов - на работу дисковых
проигрывателей практически не влияют.
Сигнал фотодиода имеет форму импульсов. Для работы
прогрывателя важно лишь наличие или отсутствие импульса - т.е.
логический 0 или 1. Ну прямо как в компьтере, скажете вы и будете
правы. Оптический диск как бы идеально подходит для создания ПЗУ
(ROM) компьютера с огромной емкостью. Но история
распорядилась по иному - такой диск был вначале задуман как
средство цифровой записи звука для обычных целей HiFi-
звуковоспроизведения. И лишь в начале 90-х годов он стал
использоваться для записи компьютерных данных и программ в связи
с практической реализацией идей мультимедиа.
В основе цифровой записи лежит представление мгновенного
значения звукового сигнала его численным значением. Оно
дискретное, т.е. выражается целым числом. Звуковой сигнал обычно имеет аналоговое
(непрерывное) представление. И чтобы представить его в числовой
форме, надо провести дискретизацию сигнала, представив его
конечным числом уровней. Для HiFi-звуковоспроизведения в первом
приближении хватает 65536 ступенек цифрового представления
мгновенного значения цифрового сигнала. Это означает, что
достаточно иметь 16 разрядов аналого-цифрового преобразования
звукового сигнала. Первые платы звука ПК имели разрядность
преобразования 8 и квантовали звуковой сигнал 128 ступеньками
уровня. Это, конечно, было явно недостаточно для HiFi-
звуковоспроизведения.
Итак, важный параметр звуковых плат мультимедиа
(аудиоадаптеров) - разрядность их аналого-цифрового
преобразователя (АЦП). Другой не менее важный параметр - частота
квантования. Сколько дискретных значений сигнала надо получить за
период сигнала? На этот вопрос можно ответить точно, если сигнал
является периодическим - например всем знакомой синусоидой.
Чтобы можно было принципиально судить о величине
(амплитуде) синусоидального сигнала, мы должны взять минимум две
его выборки в моменты времени, соответствующие максимуму и
минимуму синусоиды. По этим двум значениям с помощью фильтра
можно восстановить синусоиду. Естественно, что синусоида с
большим периодом представляется уже множеством выборок, что
дает лучшее приближение. Восстановление аналогового
представления сигнала по его цифровому выполняется с помощью
цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и фильтров,
подавляющих шумы квантования, расположенные в области высоких
частот.
Но реальный сигнал, как правило, далек от синусоидального.
К счастью, математики давно доказали, что сигнал сколь угодно
сложной формы можно с заданной точностью представить в виде
суммы гармонических составляющих - гармоник, частоты которых
кратны основной частоте сигнала. Такой ряд называют рядом Фурье.
Следовательно, число выборок не менее двух надо ориентировать на
максимально возможную частоту сигнала. У нас это интуитивно
понятное правило принято называть теоремой Котельникова.
Ниже приведены данные о частотном диапазоне некоторых
звуковых сигналов и стандартной частоте их квантования
(напоминаем, что частота f в 1 Герц соответствует сигналу с периодом
T=1/f в 1 секунду):
Частотный диапазон
250 - 5500 Гц Речь (среднее качество) 11.025 кГц
Вид сигнала
40 - 10 000 Гц Звучание радиоприемника 22.04 кГц
Частота квантования
20 - 20 000 Гц HiFi-звуковоспроизведение 44.1 кГц
Понятно, что чем выше частота квантования, тем больший
объем информации (в битах или байтах) надо использовать для
представления звукового сигнала. Поэтому объяснимо стремление
разработчиков звуковых плат использовать невысокие частоты
квантования при представлении сигналов с умеренным качеством
воспроизведения (например для речи).