Как происходит магнитная запись и воспроизведение звука?
В бытовых магнитофонах используется способ продольной записи, при котором направление записи совпадает с направлением движения носителя записи. При магнитной записи длина волны зависит от скорости движения носителя записи. Связь между длиной волны записи, частотой сигналограммы f и поступательной скоростью носителя записи V выражается отношением, = V/f. Если в этой формуле скорость носителя записи выразить в микрометрах в секунду, частоту записи в герцах, то длина волны записи будет выражена в микрометрах.
Теперь в самых общих чертах представим процесс магнитной записи, основанный на способности некоторых материалов намагничиваться, проходя через внешнее магнитное поле, и сохранять свое намагниченное состояние, называемое остаточным намагничиванием, после выхода из этого поля.
Процесс записи звука представляет собой фиксацию его в форме некоторого следа на носителе записи. Этот след называется дорожкой записи, а носитель записи, на котором уже образовалась дорожка записи звука,- фонограммой. При магнитной записи звука изменяется остаточное намагничивание носителя записи, соответствующее уровню записываемых звуковых колебаний.
В магнитофоне – устройстве, предназначенном для магнитной записи и воспроизведения звука, записываемые звуковые колебания, преобразованные в электрический ток звуковой частоты, усиливаются усилителем записи (УЗ) и поступают в специальное устройство, называемое магнитной головкой записи (ГЗ). В сердечнике и около рабочего зазора ГЗ возникает магнитное поле, пропорциональное току, протекающему через обмотку головки. Напряженность и направление магнитного поля при записи изменяются в такт со звуковыми колебаниями. Поэтому различные участки носителя записимагнитной ленты, равномерно движущейся перед рабочим зазором ГЗ, будут намагничиваться поразному.
При воспроизведении фонограмма с той же скоростью носителя записи перемещается перед рабочим зазором другой головки, называемой магнитной головкой воспроизведения (ГВ). Так как на разных участках фонограммы остаточная намагниченность имеет различное значение, около рабочего зазора ГВ образуется переменное магнитное поле, которое изменяет магнитный поток в сердечнике ГВ. В результате в обмотке ГВ индуцируется электродвижущая сила (э.д.с.), соответствующая изменениям магнитного потока. Это э.д.с. после усиления теперь уже усилителем воспроизведения (УВ) и усилителем мощности (УМ) подводится к громкоговорителю и преобразуется им в звук, являющийся копией записанного.

Как происходит стирание фонограммы?
Когда производится новая запись, старую фонограмму нужно стереть. Для этого по ходу носителя записи перед ГЗ помещают еще одну головку- магнитную головку стирания (ГС). Она питается током ультразвуковой частоты от специального высокочастотного генератора. Около рабочего зазора ГС образуется сильное магнитное поле высокой частоты, спадающее до нуля при удалении от рабочего зазора по ходу движения ленты, которое сначала намагничивает её рабочий слой до насыщения, а затем размагничивает его.

Почему ток высокочастотного подмагничивания улучшает качество записи?
Когда около рабочего зазора ГЗ движется предварительно размагниченная лента и по обмотке ГЗ протекает только ток звуковой частоты (ток записи), зависимость намагниченности рабочего слоя от напряженности магнитного поля около рабочего зазора магнитной головки имеет нелинейный характер. На рис. 1 (кривая I) показана получаемая в таких случаях зависимость между остаточной намагниченностью рабочего слоя Jr от действующего на него напряженности магнитного поля Н. Результат записи подводимого к обмотке ГЗ синусоидального сигнала проиллюстрирован на рис. 1 эпюрой остаточной намагниченности Jr, имеющей искажения.
Когда же по обмотке ГЗ протекают одновременно синусоидальные токи записываемого сигнала и высокочастотного подмагничивания и ток подмагничивания имеет надлежащие значение, характеристика остаточной намагниченности рабочего слоя приобретает вид кривой II. При этом характеристика намагничивания имеет практически прямолинейный участок, используемый при записи звука, с крутизной, значительно превышающий крутизну соответствующего начального участка кривой намагниченности рабочего слоя при отсутствии тока подмагничивания. В результате не только уменьшаются искажения записываемого сигнала, но и увеличивается отдача магнитной фонограммы (э.д.с. ГВ). Следовательно, при записи звука с высокочастотным подмагничиванием запись низкочастотных колебаний осуществляется на прямолинейном участке динамической характеристики, полученной в результате воздействия высокочастотного подмагничивания на ферромагнитный материал рабочего слоя; сами же высокочастотные колебания при существующих скоростях движения магнитной ленты практически не регистрируются.

Обязательно ли колебания тока подмагничивания должны быть синусоидальными?
Нет, не обязательно. Вырабатываемые высокочастотным генератором колебания могут, например, иметь форму треугольных и прямоугольных импульсов, но обязательно должны быть симметричными, ибо асимметрия высокочастотного тока подмагничивания всего в 1 % вызывает увеличение шума фонограммы примерно на 4 дБ. Поскольку асимметрия формы сигнала создается только четными гармониками основного колебания, всегда надо стремиться к построению высокочастотного генератора по двухтактной схеме и принять меры к симметрии катушки генератора.

Как в кассетных стереофонических магнитофонах обеспечивается совместимость с монофоническими фонограммами?
В стереофонических кассетных магнитофонах совместимость с монофоническими фонограммами обеспечивается за счет синфазности стереофонических каналов магнитофона от магнитной головки до громкоговорителя. Тогда для принятого расположения дорожек записи (рис.2), где дорожка монофонической записи перекрывает обе стереофонические дорожки, записанные в одном направлении монофонические фонограммы возможно прослушивать на стереофоническом магнитофоне, а стереофонические – но монофоническом, конечно, и в том и в другом случае только в монофоническом воспроизведении.

От чего зависит время звучания кассетного магнитофона?
При использовании магнитофонной кассеты, габаритные размеры которой ограничены и регламентируются стандартом, время звучания магнитофона зависит от количества ленты в кассете. В свою очередь, количество ленты зависит от её толщины. В настоящее время получили распространение кассеты с общим временем звучания 60, 90 и 120 минут, в которых используется магнитная лента толщиной соответственно 18, 12 и 9 мкм.

Можно ли ленту с рабочим слоем из двуокиси хрома использовать в магнитофонах, рассчитанных на работу с лентой, рабочий слой которой из гаммаокисла железа?
Хромдиоксидная лента требует больших токов подмагничивания и стирания, а также увеличенного тока записи и измененной коррекции АЧХ в высокочастотной части рабочего диапазона по сравнению с лентой с рабочим слоем из гаммаокисла железа. Чтобы магнитофон мог работать с лентами, рабочие слои которых выполнены из разных магнитных порошков, в схему вводят переключатель, изменяющий при переходе с одной ленты на другую токи записи, подмагничивания и стирания, а также изменяющий коррекцию АЧХ. В некоторых простых магнитофонах такой переключатель изменяет только токи подмагничивания и стирания, что не позволяет использовать все положительные свойства хромдиоксидной ленты. В магнитофонах, не имеющих такого переключателя, пользоваться хромоксидной лентой нецелесообразно.

Влияет ли скорость движения магнитной ленты на качество записи (воспроизведения)?
Да, влияет. Чтобы объяснить это, надо вспомнить, что длина волны записи прямо пропорциональна поступательной скорости V носителя записи ленты и обратно пропорциональна частоте записи f (см. с. 4). Следует также напомнить, что э.д.с. головки воспроизведение зависит от длины волны записанных колебаний и уменьшается по мере приближения длины волны к эффективной ширине рабочего зазора головки, а когда длина волны записи станет равна ширине рабочего зазора – э.д.с. головки воспроизведения будет равна нулю. Это явление носит название “щелевых потерь” и описывается так называемой “щелевой функцией”.
Практически установлено, что минимальная длина волны эффективно воспроизводимых колебаний должна быть в два раза больше эффективной ширины рабочего зазора ГВ. Поясним это примером. Допустим, мы имеем магнитофон со скоростью движения ленты 9,53см/с, в котором установлена ГВ с геометрической шириной рабочего зазора 3мкм. Так как эффективная ширина рабочего зазора l обычно на 20-25% больше геометрической ширины, то l=3*1,25=3,75мкм. Заменяя длину волны записи удвоенной эффективности шириной рабочего зазора, определим верхнюю частоту рабочего диапазона f=V / 2l =95 300 / 7,5 =12 707Гц. Такой примерно верхний предел рабочего диапазона частот (12 500Гц) установлен нормативными документами. При тех же условиях на скорости 19,05 см/с возможна запись и воспроизведение частот до 25 400Гц, а на скорости 4,76см/с – до 6347Гц. Надо учитывать и то обстоятельство, что по мере улучшения качественных показателей лент и магнитных головок рабочий диапазон записываемых и воспроизводимых частот непрерывно расширяется.

Что должен показывать индикатор уровня сигнала?
В бытовой аппаратуре магнитной записи звука с помощью встроенного индикатора осуществляется постоянный контроль за уровнем сигнала, подаваемого на запись. Так как большинство магнитофонов имеют универсальный усилитель, индикатор уровня сигнала включают на его выходе. При раздельных усилителях записи и воспроизведения и раздельных головках встроенные индикаторы позволяют контролировать как сигнал, подаваемый на запись, так и уже записанный сигнал, осуществляя тем самым контроль сквозного канала. При этих условиях индикатор должен показывать средние значения контролируемых сигналов, причем максимально допустимый сигнал должен соответствовать номинальному уровню записи.
Следует, однако, отметить, что транзисторные устройства (особенно при низком напряжении питания) и магнитная лента чувствительны к превышению номинального уровня сигнала. Так, превышение номинального уровня записи и сигнала в УЗ приводит к увеличению нелинейных искажений. Это заставляет к индикатору средних значений добавлять еще и пиковый индикатор, реагирующий на кратковременные превышения уровня сигнала.

Какие основные параметры характеризуют работу индикатора уровня сигнала?
Таких параметров два: время интеграции и время обратного хода. За время интеграции принимают длительность одиночного радиоимпульса, при котором сектора электронного индикатора устанавливаются в номинальное положение или указатель стрелочного прибора доходит до 80% шкалы, показывая уровень на 2 дБ ниже значения на непрерывном гармоническом сигнале той же частоты и амплитуды.
В соответствии с ГОСТ 24863-81 время интеграции стрелочного индикатора средних значений может быть от 60 до 350 мс. Для магнитофонов высшей и I групп сложности предпочтительно применение индикатора средних значений с временем интеграции 150-250 мс. Использование такого индикатора предполагает применение и индикатора перегрузки (пикового индикатора) с временем интеграции не более 10 мс или квазипикового индикатора с временем интеграции до 20 мс.
За время обратного хода принимают длительность возврата в первоначальное положение секторов или стрелки индикатора при снятии сигнала.
По тому же ГОСТу время обратного хода указателя индикатора средних значений должно быть 1-2,5 с, причем для магнитофонов высшего и I классов предпочтение должно быть отдано индикатору с временем обратного хода 150-250 мс. Для индикатора квазипиковых значений уровня сигнала время обратного хода может быть 1-5 с.

Почему для стрелочного индикатора в качестве номинального значения показаний принято отклонение стрелки на 80% (-2 дБ) от уровня сигнала (0 дБ)?
Работа стрелочного прибора характеризуется параметром, называемым временем установления. Он показывает, за какой отрезок времени стрелка прибора преодолевает свою инертность и достигает отклонения, соответствующего определенной части уровня сигнала. Иначе говоря, время установления определяет запаздывание, с которым сигнал отображается на индикаторе. Это время должно быть в пределах 100-200 мс и установлено исходя из субъективного восприятия движения стрелки. Оно учитывает требование к отклонению стрелки на 80% (– 2 дБ) от номинального значение сигнала.

Что означает выражение “взвешенное напряжение шумов”?
Взвешенным напряжением шумов называют эффективное значение выходного напряжения, измеренного на линейном выходе магнитофона при отсутствии полезного сигнала с фильтром субъективного восприятия (кривая А, рекомендуемая МЭК). Взвешиваюший фильтр с АЧХ вида А имеет минимальное ослабление (0 дБ) на частоте 1000 Гц; на частоте 20 Гц ослабление достигает – 50,5 дБ, а на частоте 20 000 Гц – 9,3 дБ.

Какие еще требования предъявляют к индикатору уровня сигнала?
Помимо динамических характеристик важным требованием, предъявляемым к индикатору уровня сигнала, является равномерность его АЧХ во всем рабочем диапазоне частот.
Немаловажное значение имеет и шкала прибора. Дело в том, что современные магнитофоны имеют достаточно большой динамический диапазон записываемых сигналов не менее 40 дБ) и этот диапазон должна отображать шкала индикатора. Для этого она должна иметь логарифмический масштаб и быть проградуирована в децибелах. Только при этом условии будут индуцироваться как слабые, так и сильные сигналы. Так как шкала индикатора показывает и превышение номинального уровня сигнала, то общи динамический диапазон, отображаемый шкалой индикатора, составляет около 43-46дБ.
Еще одно требование заключается в отображении кратковременных пиков сигнала с большими амплитудами, т.е. индикатор должен точно следовать за всеми быстрыми изменениями сигнала. Для этого необходимо дополнить индикатор средних значений квазипиковым индикатором либо использовать электроннооптический индикатор, например люминесцентный.
В современных магнитофонах применяют индикаторы не только для контроля сигнала, подаваемого на запись, но и для контроля сигнала в канале воспроизведения. В последнем случае на индикатор должны влиять разница в чувствительности лент, смена головки записи и изменение подмагничивания, Здесь также важны индикация кратковременных пиков с большой амплитудой и изменение показаний индикатора при переходе потока короткого замыкания с 320 на 250 нВб/м при изменении скорости движения ленты в катушечном магнитофоне.
И, наконец, последнее требование. Так как в некоторых кассетных магнитофонах предусмотрена возможность использования лент с рабочим слоем из гаммаокисла железа и двуокиси хрома, то переключатель, изменяющий токи записи и подмагничивания при переходе с одной ленты на другую, должен изменять и показания индикатора, ибо при записи на хромдиоксидную ленту допустим более высокий уровень сигнала и он не должен отображаться как перегрузка (перемодуляция).

Источник Бердский электромеханический техникум: http://www.mini-soft.ru/bemt/osn_mag.php

Существуют две технологии записи и воспроизведения звука: аналоговая и цифровая. Известные всем бытовые магнитофоны и проигрыватели долгоиграющих пластинок ориентированы на аналоговую технологию. Запись и воспроизведение звука в компьютере и проигрывателях CD (лазерных дисков) основаны на цифровой технологии.

Звук по природе своей является набором волн, вызванных колебанием физических устройств (струн, мембран). Для того чтобы ввести звук в компьютер, его надо преобразовать в цифровой вид, т.е. представить в виде последовательности цифр (или нулей и единиц в двоичной системе исчисления). Для преобразования аналоговых данных в цифровые используется аналого-цифровой преобразователь (ADC - Analog-to-Digital Converter). Для воспроизведения звука необходим цифро-аналоговый преобразователь (DAC - Digital-to-Analog Converter).

При преобразовании звука в цифровой вид ADC измеряет поступающий сигнал с регулярными интервалами и присваивает цифровые значения уровню звука. Частота измерений называется скоростью выборки . Количество бит, используемых для кодирования данных, называется разрешающей способностью . Например, при записи звука разрешающая способность может быть 4, 8 или 16 бит, а скорость выборки может составлять 11 кГц, 22 кГц, 44 кГц. Чем выше скорость выборки и больше разрешающая способность, тем более качественный звук будет записываться и воспроизводиться.

Для ввода и воспроизведения звука в компьютере нужна аудио плата (карта). Обычно при покупке аудиоплаты пользователю предлагается полный набор аудио устройств компьютера: наушники и колонки, микрофон.

Звук в компьютер можно ввести с микрофона или с любого аудиоустройства, например, с магнитофона. Предварительно эти устройства нужно подключить к аудиоплате. На задней панели аудиоплаты имеется вход "Mic" для подключения микрофона, вход "Line In" для подключения аудиоустройств. Возможно, для подключения придется использовать переходники, поскольку размеры штекеров у бытовых приборов могут отличаться от стандартных размеров входов на плате. Но если вы приобрели микрофон, специально предназначенный для подключения к компьютеру, то проблем с разъемами обычно не возникает. Для того чтобы записать звук с микрофона, можно воспользоваться либо стандартными средствами Windows, либо программным обеспечением, которое поступает пользователю вместе с аудиоплатой.

Фонограф Windows"95

Этот инструмент можно вызвать с помощью кнопки "Пуск", выбрав позицию меню "Программы", и далее позицию "Стандартные". В появившемся меню следующего уровня выбирается позиция "Мультимедиа", и далее - позиция "Фонограф".

На панели инструмента имеется несколько кнопок для управления записью и воспроизведением звука, которые по изображению напоминают соответствующие кнопки на бытовом магнитофоне:

• воспроизведение,
• остановка (записи или воспроизведения),
• перейти в начало,
• перейти в конец.

Меню инструмента содержит позиции "Файл", "Правка", "Эффекты", "Справка".

Набор операций в позиции "Файл" позволяет создать новый звуковой файл, открыть уже существующий, сохранить файл, возможно, под новым именем, узнать свойства звукового файла, закончить работу с инструментом.

С помощью операций, связанных с позицией меню "Правка", можно выполнить некоторые операции редактирования: скопировать файл, вставить файл, удалить часть данных, смешать звук с другим звуковым файлом.

Звуковой файл можно изменить, добавив некоторые эффекты: увеличить или уменьшить громкость, увеличить или уменьшить скорость звучания, добавить эффект "эхо".

В окне инструмента имеются также таблички, в которых указываются длительность звучания файла в секундах, и длительность звучания до выполнения операции остановки.

Операция записи звука выполняется весьма просто: "нажимается" кнопка "Запись" (на ней изображен красный кружок), и в микрофон произносится фраза. Для завершения записи нажимается кнопка "Стоп" (на кнопке изображен черный квадрат).

Для того чтобы прослушать записанный файл, нужно перейти в начало записи, нажав кнопку "В начало", затем нажать кнопку "Воспроизведение".

Если в начале и в конце записи оказались ненужные, например, пустые фрагменты, их можно вырезать с помощью операций "удалить часть файла до текущей позиции" или "удалить часть файла после текущей позиции".

Файлы, записанные с помощью фонографа, имеют расширение .wav . Характеристики файла можно узнать с помощью позиции "Свойства" (появляющейся при раскрытии меню "Файл"). В предъявляемой таблице указываются: длительность звучания, объем данных в байтах, скорость выборки и разрешающая способность, установленные при записи файла.

Настройка устройств при записи звука в фонографе

Прежде чем начать записывать звук c помощью фонографа, обычно приходится выполнять предварительные установки и настройки параметров устройств мультимедиа. Для этого после раскрытия позиции системного меню "Мультимедиа" нужно выбрать позицию "Регулятор уровня" (до позиции меню "Мультимедиа" добираемся с помощью кнопки "Пуск", выбрав позицию "Программы" и далее позицию "Стандартные").

Если пользователь собирается выполнять операцию записи звука, нужно раскрыть позицию меню "Параметры" и выбрать позицию "Свойства". В появившемся окне "Настройка уровня" нужно установить режим "Запись", при этом в нижней части окна появится список устройств, с которых можно будет вводить звук в компьютер.

Допустим, что мы будем вводить звук с микрофона. Тогда нужно проследить, чтобы в соответствующей позиции окна "Отображать регулятор громкости" была проставлена "галочка". После нажатия кнопки "ОК" вид панели для регулирования громкости изменится, поскольку панель будет настроена на выполнение операции записи звука с соответствующих устройств.

Громкость для всех устройств регулируется с помощью ползунков, очень напоминающих по виду ползунки регуляторов на бытовых аудиоприборах. Ползунок "Баланс" выполняет балансировку звука между двумя динамиками. Ползунок "Громкость" управляет уровнем громкости. Для установки нужного уровня можно регулировать общий уровень записи и уровень записи в колонке "Микрофон". Например, оба ползунка можно установить в верхнее положение. Для того чтобы не было случайных помех от других устройств, можно для всех устройств, кроме микрофона, в окне "Выбрать" убрать "галочку". Аналогично, в случае записи, например, с компакт диска, нужно отключить позицию "Выбрать" для других устройств.

Универсальный проигрыватель Windows"95

Для прослушивания звуковых файлов в наборе стандартных мультимедиа устройств имеется инструмент "Универсальный проигрыватель" (напомним, что он вызывается с помощью кнопки "Пуск", через позиции "Программы", "Стандартные", "Мультимедиа"). После вызова этого инструмента на экране появляется панель для управления воспроизведением звука.

Вначале пользователь должен выбрать устройство, инициировав в главном меню инструмента позицию "Устройство":

• Видео
• Секвенсер MIDI
• Аудио компакт-диск

С помощью этой же позиции можно установить нужную громкость звучания инструмента: в появившемся окне регулировки громкости с помощью позиции "Параметры" нужно раскрыть окно "Свойства", установить режим воспроизведения, отметить "галочкой" нужное устройство в списке, и, возвратившись в окно для регулировки громкости, установить с помощью ползунка нужный уровень звука у выбранного устройства.

Проигрыватель лазерных дисков Windows"95

Компакт-диски, известные также под названием CD/DA (Compact Disk/Digital Audio), появились в 1980 году, когда фирмы Phillips и Sony ввели стандарт для цифрового аудио под названием "Красная книга". Звук на компакт-дисках помещается на нескольких дорожках, причем одна дорожка обычно содержит одну песню. В соответствии со стандартом "Красной книги" компакт диск может иметь до 99 дорожек, что составляет 74 минуты звучания. Каждая дорожка делится на сектора, рассчитанные на 1/75 секунды звучания, и состоящие из 2352 байтов цифровой информации. Компакт-диск имеет также дополнительные зоны, содержащие так называемый перекрестный чередующийся код Рида-Соломона (CIRC), который управляет защитой данных. Если компакт-диск поцарапан или загрязнен, CIRC позволяет создать музыку. Если восстановить звуковую информацию не удается, то музыка не звучит.

Устройство CD-ROM компьютера может проигрывать обычные музыкальные компакт-диски, причем воспроизведение музыки идет в фоновом режиме, позволяя параллельно выполнять на компьютере любую другую работу. Для прослушивания компакт-диском можно использовать инструмент Windows "Лазерный проигрыватель" из набора стандартных мультимедиа устройств. На панели инструмента имеется набор кнопок для управления проигрываем музыки. Инструмент можно настроить на непрерывное проигрывание, проигрывание дорожек в произвольном порядке или в режиме ознакомления.

Если одновременно активизировать инструменты "Лазерный проигрыватель" и "Фонограф", то можно записать музыкальный фрагмент с компакт диска в WAVE-файл. При этом нужно не забыть предварительно настроить уровень звучания инструмента "Лазерный проигрыватель" с помощью инструмента "Регулятор уровня". Сам "Регулятор уровня" нужно перевести в состояние "Запись" (эта процедура описана выше в разделе "Настройка устройств при записи звука"). Следует также иметь в виду, что полученные таким образом WAVE-файлы могут быть большими по размеру. Чтобы уменьшить размер звуковых файлов нужно в фонографе (Файл-Свойства) установить для записи формат звукового файла, соответствующий пониженному качеству звука.

Инструменты для работы со звуком в Windows Millennium

Некоторые инструменты для работы со звуком в операционной среде Windows Me практически не претерпели изменений: звукозапись и регулятор громкости остались в старой редакции. Несколько иначе теперь до них нужно добираться по кнопке "Пуск": выбираются позиции меню "Программы" – "Стандартные" – "Развлечения". Запись и прослушивание записанных файлов выполняется так же, как описано в предыдущих разделах.

Так, например, если вы собираетесь записывать звук с внешнего устройства (микрофона, компакт-диска, подключенного через линейный вход магнитофона или радиоприемника), то нужно вначале настроить параметры устройств мультимедиа. В инструменте "Регулятор уровня" нужно раскрыть позицию меню "Параметры" и выбрать позицию "Свойства". В появившемся окне "Настройка уровня" нужно установить режим "Запись", при этом в появившемся в нижней части окна списке нужно поставить "галочку" в позиции, соответствующей устройству.

В более поздних версиях Windows появился инструмент Проигрыватель Windows Media с весьма развитыми сервисами. С помощью этого проигрывателя можно принимать радиостанции, ведущие вещание через Интернет, воспроизводить и копировать компакт-диски, искать посвященные музыке страницы в Интернете и создавать списки мультимедийных материалов, имеющихся на компьютере. В русифицированной версии есть подробная справка по этому инструменту с описанием всех заложенных возможностей. Мы же рассмотрим те из них, которые нам пригодятся для озвучивания мультимедиа проектов.

Следует заметить, что проигрыватель Windows Media ориентирован на широкий набор форматов медиа файлов, включая как старые форматы Windows .wav, .avi, так и современные форматы с возможностями сжатия данных и передачи их в Интернете.

В частности, разработан формат, используемый технологиями Microsoft Windows Media (или продуктами сторонних фирм, построенными на базе лицензированной технологии Windows Media) для создания, хранения, редактирования, рассылки, потоковой передачи и воспроизведения мультимедийного содержимого, имеющего временную структуру. Файл Windows Media может содержать аудио-, видеоданные или сценарий. Файл обычно имеет расширение имени.asf или.wma. Файлы Windows Media оптимизированы для потоковой передачи и при этом обеспечивают динамическую настройку звука при загрузке и воспроизведении проигрывателем Windows Media.

Проигрыватель поддерживает набор стандартов сжатия звука и видео MPEG, введенных объединенным техническим комитетом ISO/IEC по информационным технологиям. Стандарт MPEG имеет несколько вариантов, предназначенных для использования в различных ситуациях. Поддерживается также формат MP3, который обеспечивает гораздо более сильное сжатие звуковых данных, чем требовалось раньше для записи цифрового качества. Минута музыки или несколько минут речи, преобразованные в формат MP3, займут на диске около одного мегабайта – почти в десять раз меньше, чем в старом формате WAV. С введением стандарта MP3 стала реальностью передача через Интернет музыки с цифровым качеством.

Мы рассмотрим те возможности проигрывателя, которые нам пригодятся для озвучивания мультимедиа проектов. В первую очередь - возможность копирования музыкальный произведений с компакт-диска в файл. Таким образом можно создать музыкальное сопровождение для презентации или для Web-страницы в Интернете.

Копировать музыку с компакт-диска на жесткий диск очень просто, а во время копирования можно даже слушать этот диск (если позволяют свойства аппаратуры). На качество копии влияют такие параметры, как качество самого компакт-диска и скорость дисковода для компакт-дисков. Во время копирования могут иметь место незначительные дефекты звучания – слабый скрип и потрескивание. Это обычное явление, связанное со спецификой метода считывания дисководом информации с диска. Проигрыватель Windows Media пытается исправить эти дефекты, но они могут все же остаться.

В начале копирования нужно убедиться, что установлен режим цифрового копирования, в противном случае компьютер будет выполнять аналоговое копирование. Чтобы проверить, установлен ли флажок "Цифровое копирование", нужно выбрать в меню "Сервис" команду "Параметры" и затем перейдите на вкладку "Компакт-диск".

Последовательность шагов при копировании записей с аудио компакт-диска:

• Вызовите проигрыватель Windows Media.
• Вставьте компакт-диск в дисковод – проигрыватель начнет автоматически воспроизводить музыку. Остановите воспроизведение кнопкой "Остановить".
• Нажмите в левой части панели инструмента кнопку "Компакт-диск". Появится список, в котором выбраны все записи, если только вы раньше не копировали записи с этого компакт-диска. Если какие-то записи копировать не нужно, снимите стоящие рядом с ними флажки.
• Установите режим цифрового копирования и требуемое качество звука (которое влияет на размер получаемого файла), выбрав в меню "Сервис" команду "Параметры" и затем перейдя на вкладку "Компакт-диск".
• На этой же вкладке "Компакт-диск" с помощью кнопки "Изменить" задайте папку, в которую будут копироваться звуковые файлы.
• Нажмите кнопку "Копировать музыку".

Копирование будет сопровождаться показом объема скопированной информации (в процентах) в позиции копируемой записи, сообщениями "Ожидание обработки" или "Выполнено копирование в библиотеку" для записей, которые, соответственно, ожидают своей очереди или скопированы в файл. Все выбранные записи будут скопированы в заданную папку в виде отдельных файлов в формате.wma.

MIDI-файлы

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - это еще один способ представления звука в компьютере. В отличие от WAVE-файлов, которые хранят цифровое представление звуковых волн, MIDI-файлы хранят только описание звука, представленного как сумма звучания нескольких стандартизованных музыкальных инструментов. Данные в MIDI-файлах представляют собой последовательность записей, содержащих номера нот, их длительность, номера инструментов, а также команды, управляющие звучанием этих музыкальных инструментов.

Аудиокарты, поддерживающие MIDI-формат, имеют встроенные синтезаторы нескольких десятков музыкальных инструментов. Некоторые карты предоставляют возможность создавать собственные инструменты. Качество воспроизведения файлов MIDI зависит от звуковой платы, установленной в компьютере: на разных компьютерах MIDI-файлы могут звучать по разному.

Как правило, звуковые карты обеспечивают Общий MIDI-стандарт:

• 128 инструментов,
• 47 барабанных звуков.

Звуковые карты с MIDI-синтезатором отличаются по количеству воспроизводимых инструментов и качеству звучания инструментов, по возможностям совмещения нескольких инструментов, по количеству нот, хранящихся в памяти, по размерам волновых таблиц.

Для создания MIDI-файлов используется специальное программное обеспечение. Программная среда, имитирующая на компьютере музыкальные инструменты, показывает на экране устройство, внешне похожее на магнитофон с несколькими дорожками. Такие магнитофоны обычно используются в профессиональных студиях записи. Данное устройство хранит музыкальный фрагмент, например, партию скрипки, виолончели или тромбона. При воспроизведении дорожек записанная на них информация собирается вместе в единую последовательность для создания необходимого звука.

В плане практического применения отличия звуковых форматов MIDI и Wave состоят в следующем:

• файлы MIDI значительно меньше по объему, чем файлы Wave при той же длительности звучания музыкального фрагмента;
• мелодии в формате MIDI явно относятся к жанру "электронной музыки", в формате Wave записываются "живой" голос и звучание "живых" инструментов;
• мелодии, записанные в виде MIDI-файла, можно изменять путем несложного редактирования записи на нотном стане, в то время как мелодию в файле Wave изменять гораздо сложнее;
• файлы Wave часто используются в приложениях (при их звуковом оформлении) в виде непродолжительных "аудио-эффектов", файлы MIDI могут использоваться в качестве длительного фонового музыкального сопровождения.

Музыка в Интернет

Поскольку музыка является очень популярным видом искусства, она широко представлена в Интернете. Существует большое число специализированных серверов, посвященных музыкантам, современным композиторам, отдельным музыкальным направлениям. В Интернет можное найти много архивов с музыкальными произведениями.

Http://www.silver.ru). Для прослушивания радиостанции на компьютере пользователя должна быть установлена программа RealAudio Player. Программа проверяет скорость соединения с узлом Интернета, где находятся файлы RealAudio. Затем программа рассчитывает время задержки, после которого начинает воспроизведение еще не полностью полученного файла. Особенностью этих форматов является то, что сам файл с записью не может быть сохранен при получении с сервера, что обеспечивает его защиту от незаконного копирования.

Подготовленные для Интернета музыкальные файлы должны отвечать определенным требованиям. В частности, здесь критичным является объем файлов. В этом отношении Midi-файлы отвечают жестким требованиям к размерам - они очень компактны, а потому многие разработчики Интернет-страниц используют их для музыкального оформления. В Интернете есть немало архивов с Midi-музыкой. И даже сформировались целые сообщества любителей такой электронной музыки.

"Живой" звук в Интернете записывается в специальных сжатых форматах, например, в формате MP3. Имеются программы для записи звука в сжатом формате или для преобразования обычного формата Wave в формат MP3. Эти программы (распространяемые свободно, условно свободные или платные) можно найти в Интернет на сайтах с программным обеспечением для создания и прослушивания музыки. Один из таких сайтов расположен по адресу

Своим названием поток векторного поля обязан задачам гидродинамики о потоке жидкости. Поток векторного поля может быть вычислен в виде поверхностного интеграла , который выражает общее количество жидкости, протекающей в единицу времени через некоторую поверхность в направлении вектора скорости течения жидкости в данной точке. Понятие потока векторного поля обобщается также на магнетический поток, поток электричества, поток тепла через заданную поверхность и другие. Поток векторного поля может быть вычислен в виде поверхностного интеграла как первого, так и второго рода и далее мы дадим его вывод через эти интегралы.

Пусть в некоторой области пространства задано векторное поле

и поверхность σ , в каждой точке M которой определён единичный вектор нормали . Пусть также направляющие косинусы этого вектора - непрерывные функции координат x , y , z точки M .

Определение потока векторного поля . Потоком W поля вектора через поверхность σ называется поверхностный интеграл

Обозначим как a n проекцию вектора на на единичный вектор . Тогда поток можем записать как поверхностный интеграл первого рода

Учитывая, что

поток векторного поля можно вычислить и как поверхностный интеграл второго рода

.

Направление и интенсивность потока векторного поля

Поток векторного поля зависит от местоположения поверхности σ . Если поверхность размещена так, что во всех её точках вектор поля образует с вектором нормали поверхности острый угол, то проекции вектора a n положительны и, таким образом поток W также положителен (рисунок ниже). Если же поверхность размещена так, что во всех её точках вектор образует с вектором нормали поверхности тупой угол, то поток W отрицателен.

Через каждую точку поверхности проходит одна векторная линия, поэтому поверхность σ пересекает бесконечное множество векторных линий. Однако условно можно принять, что поверхность σ пересекает некоторое конечное число векторных линий. Поэтому можно считать, что поток векторного поля - это число векторных линий, пересекающих поверхность σ . Чем интенсивнее поток векторного поля, тем более плотно расположены векторные линии и в результате получается бОльший поток жидкости.

Если поток векторного поля - поле скорости частиц текущей жидкости через поверхность σ , то поверхностный интеграл равен количеству жидкости, протекающей в единицу времени через поверхность σ . Если рассматривать магнетическое поле, которое характеризуется вектором магнетической индукции , то поверхностный интеграл называется магнетическим потоком через поверхность σ и равен общему количеству линий магнетической индукции, пересекающих поверхность σ . В случае электростатического поля интеграл выражает число линий электрической силы, пересекающих поверхность σ . Этот интеграл называется потоком вектора интенсивности электростатического поля через поверхнсть σ . В теории теплопроводности рассматривается стационарный поток тепла через поверхность σ . Если k - коэффициент теплопроводности, а u (M ) - температура в данной области, то поток тепла, протекающего через поверхность σ в единицу времени, определяет интеграл .

Вычисление потока векторного поля: примеры

Пример 1. Вычислить поток векторного поля через верхнюю сторону треугольника, образованного пересечением плоскости с координатными плоскостями. Решить задачу двумя способами: 1) через поверхностный интеграл первого рода; 2) через поверхностный интеграл второго рода.

1) Поверхностью σ является треугольник ABC , а её проекцией на ось xOy - треугольник AOB .

Координатами вектора нормали данной поверхности являются коэффициенты при переменных в уравнении плоскости:

Длина вектора нормали:

.

Единичный вектор нормали:

.

Таким образом,

Из выражения единичного вектора нормали следует, что направляющий косинус . Тогда .

Теперь можем выразить поток векторного поля в виде поверхностного интеграла первого рода и начать решать его:

Выразим переменную "зет":

Продолжаем вычислять интеграл и, таким образом, поток векторного поля:

Получили ответ: поток векторного поля равен 64.

2) Выражая поток векторного поля через поверхностный интеграл второго рода, получаем

.

Представим этот интеграл в виде суммы трёх интегралов и каждый вычислим отдельно. Учитывая, что проекция поверхности на ось yOz является треугольник OCB , который ограничивают прямые y = 0 , z = 0 , y + 3z = 6 или y = 6 − 3z и в точках поверхности 2x = 6 − y − 3 , получаем первый интеграл и вычисляем его:

Проекцией поверхности на ось xOz является треугольник OAC , который ограничен прямыми x = 0 , z = 0 , 2x + 3z = 6 или . По этим данным получаем второй интеграл, который сразу решаем:

Проекцией поверхности на ось xOy является треугольник OAB , который ограничен прямыми x = 0 , y = 0 , 2x + y = 6 . Получаем третий интеграл и решаем его:

Осталось только сложить все три интеграла:

Получили ответ: поток векторного поля равен 64. Как видим, он совпадает с ответом, полученным в первом случае.

Пример 2. Вычислить поток векторного поля через верхнюю сторону треугольника, образованного пересечением плоскости с координатными плоскостями. Решить задачу двумя способами: 1) через поверхностный интеграл первого рода; 2) через поверхностный интеграл второго рода.

Решение. Данная поверхность представляет собой треугольник ABC , изображённый на рисунке ниже.

1) Коэффициенты при x , y и z из уравнения плоскости являются координатами вектора нормали плоскости, которые нужно взять с противоположным знаком (так как вектор нормали верхней стороны треугольника образует с осью Oz острый угол, так что третья координата вектора нормали плоскости должна быть положительной). Таким образом, вектор нормали запишется в координатах так.