Билет 8. 1.Классификация моделей

1.Классификация моделей

2.Микроконтроллеры и их применение в системах цифровой обработки сигналов.

3.Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий.

4. Осн настройки браузера.

1. Признаки классификаций моделей:

1) по области использования;

2) по фактору времени;

3) по отрасли знаний;

4) по форме представления

1) Классификация моделей по области использования:

Учебные модели – используются при обучении;

Опытные – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик

Научно - технические - создаются для исследования процессов и явлений

Игровые – репетиция поведения объекта в различных условиях

Имитационные – отражение реальности в той или иной степени (это метод проб и ошибок)

2) Классификация моделей по фактору времени:

Статические – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Примеры моделей: классификация животных…., строение молекул, список посаженных деревьев, отчет об обследовании состояния зубов в школе и тд.

Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.

3) Классификация моделей по отрасли знаний - это классификация по отрасли деятельности человека: Математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и тд

4) Классификация моделей по форме представления:

Материальные – это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта-оригинала. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной системы, школьные пособия, физические и химические опыты

Абстрактные (нематериальные) – не имеют реального воплощения. Их основу составляет информация. это теоретический метод познания окружающей среды. По признаку реализации они бывают: мысленные и вербальные; информационные

Мысленные модели формируются в воображении человека в результате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Это модель сопутствует сознательной деятельности человека.

Вербальные – мысленные модели выраженные в разговорной форме. Используется для передачи мыслей

Информационные модели – целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойств этого объекта.

Типы информационных моделей:

Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках)

Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня

Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру

По степени формализации информационные модели бывают образно-знаковые и знаковые. Напримеры:

Образно-знаковые модели:

Геометрические (рисунок, пиктограмма, чертеж, карта, план, объемное изображение)

Структурные (таблица, граф, схема, диаграмма)

Словесные (описание естественными языками)

Алгоритмические (нумерованный список, пошаговое перечисление, блок-схема)

Знаковые модели:

Математические – представлены матем.формулами, отображающими связь параметров

Специальные – представлены на спец. языках (ноты, хим.формулы)

Алгоритмические – программы

Признаки классификаций моделей:Классификация моделей по области использования

2. Микроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электроннымиустройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ или ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Применение. Использование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств. Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками:

в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD;

электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах;

В промышленности:

устройств промышленной автоматики — от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК,

систем управления станками

В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие больши́ми вычислительными возможностями, например цифровые сигнальные процессоры.

 

3. В технологии мультимедиа выделяются три основные компо­ненты:
1) аппаратные средства;
2) программные средства;
3) носители мультимедийной информации.
Аппаратные средства мультимедиа
Базовым техническим устройством мультимедиа является ком­пьютер, имеющий высокопроизводительный процессор с тактовой частотой не ниже 1600 МГц, оперативную память не менее 1Гб., жесткий магнитный диск емкостью 200-500 Гбайт и выше, накопитель на гибких магнитных дисках, манипулятор, мо­нитор и видеоадаптер SVGA.
Для реализации мультимедиа компьютер оснащается следую­щими специальными аппаратными средствами:
• устройства аудио (речевого) и видео ввода и вывода инфор­мации;
• высококачественные звуковые (sound-) и видео (video-) платы;
• платы видеозахвата (video grabber), снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК;
• высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видео­экранами;
• сканеры применяются для автоматизации ввода в компьютер печатных текстов и изображений;
• высококачественные принтеры.
К средствам мультимедиа можно отнести и внешние запомина­ющие устройства большой емкости на оптических и цифровых ви­деодисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинфор­мации.
Для обмена данными между компьютером и разнообразными периферийными устройствами (клавиатурой, манипуляторами, мик-
рофоном, мультимедиа-проектором и т.п.) все чаще используются беспроводные интерфейсы, использующие для передачи данных радио- или инфракрасный диапазоны электромагнитных волн.
Полноценное «вооружение» мультимедиа-ПК требует подклю­чения к нему множества внешних устройств: аудио- и видеоадап­теров, телевизионных и радиотюнеров, дисководов CD-ROM, джой­стиков, клавиатуры MIDI и т.д. Все они обслуживаются массой про­граммных утилит-драйверов и нередко конфликтуют друг с другом. В этой связи крупные разработчики компьютеров объединили уси­лия в создании стандарта Plug and Play (включи и играй). Этот стан­дарт отражает комплекс программных и аппаратных средств по пол­ностью автоматической настройке конфигурации компьютера в соответствии с используемым с ним оборудованием. Технология РпР предполагает, что достаточно включить компьютер, как все ап­паратные и программные средства автоматически оптимально на­строятся и станут работать без сбоев и конфликтов.
Аппаратные средства обеспечения звуковых технологий.
Звуковые платы.
Для создания, записи и воспроизведения раз­личных звуковых сигналов: музыки, речи, шумовых эффектов, ис­пользуются звуковые платы.
В режиме создания звука плата действует как музыкальный ин­струмент. Звук, создаваемый с помощью звуковой платы, называют «синтезированным». В режиме записи звука плата производит оциф­ровку звуковых сигналов для последующей их записи в память ком­пьютера. В режиме воспроизведения звука плата работает анало­гично цифровому аудиоплейеру, преобразуя считанные из памяти цифровые сигналы в аналоговые звуковые.
Функционально плата содержит несколько модулей:
• модуль для записи и воспроизведения звука;
• модуль синтезатора звука;
• модуль интерфейсов.
Модуль записи и воспроизведения звука. Модуль записи и воспроизведения звука использует для оцифровки звука аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а для обратного преобразова­ния - цифро-аналоговые преобразователи. На качество звука и в том, и в другом случае существенно влияет разрядность преобра­зователей.
Как происходит оцифровка звука? Аналоговый звуковой сиг­нал в АЦП измеряется через строго определенные последователь­ные интервалы времени (интервалы дискретизации), измеренные значения его амплитуды квантуются по уровню (заменяются близ­лежащими дискретными значениями сигнала) и идентифицируют­ся соответствующими двоичными кодами. Разрешающая способ­ность АЦП равна наименьшему изменению аналогового сигнала,
приводящему к изменению цифрового кода, т.е. определяется раз­рядностью преобразователя, так как чем больше разрядность кода, тем больше разных дискретных значений сигнала и соответствен­но меньшие интервалы амплитуды аналогового сигнала можно ото­бразить этим кодом.
Таким образом, качество оцифровки, а соответственно и пос­ледующего звучания оцифрованной аудиоинформации при прочих равных условиях зависит от разрядности преобразования и часто­ты дискретизации:
• разрядность преобразования определяет динамический диа­пазон сигнала;
• частота дискретизации - верхнюю границу диапазона частот звукового сигнала.
Частота дискретизации (квантования) показывает, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала для преобразования в цифро­вой код. Обычно они лежат в пределах от 4-5 КГц до 45-48 КГц.
Модуль синтезатора звука. Для синтеза звукового сигнала используются два основных метода:
1) синтез с помощью частотной модуляции, или FM-синтез;
2) синтез с использованием таблицы волн (Wave Table), или таб­личный WT-синтез.
FM-синтез звука осуществляется с использованием специаль­ных генераторов сигналов, называемых операторами. В операто­ре можно выделить два базовых элемента: фазовый модулятор и генератор огибающей. Фазовый модулятор определяет частоту (вы­соту) тона, а генератор огибающей - его амплитуду (громкость). Амплитуда сигнала у разных музыкальных инструментов различ­на. Например, у фортепьяно при нажатии произвольной клавиши амплитуда сигнала сначала быстро возрастает (attack), затем не­сколько спадает (decay), после чего следует сравнительно корот­кий равномерный участок (sustain) и, наконец, происходит доста­точно медленный спад амплитуды (release). Вышеназванные фазы сигнала реализуются именно генератором огибающей, который по первым буквам английских терминов этих фаз часто называют ге­нератором ADSR. В общем случае для воспроизведения голоса од­ного инструмента достаточно двух операторов: первый генерирует колебания несущей частоты, т.е. основной тон; второй - модулиру­ющую частоту, т.е. обертоны.
Но современные звуковые платы способны воспроизводить не­сколько голосов, например синтезатор с 18 операторами может имитировать 9 разных голосов. Правда, многие 16-разрядные зву­ковые платы используют 4-операторные синтезаторы (например, Yamaha OPL3). Звук, синтезированный FM-методом, имеет обыч­но некоторый «металлический» оттенок, т.е. не похож на звук на­стоящего музыкального инструмента.
WT-синтез обеспечивает более качественное звучание. В осно­ве этого синтеза лежат записанные заранее и хранящиеся в памяти образцы звучания музыкальных инструментов (MIDI-файлы). Син­тезаторы этого типа (например, Yamaha OPL4) создают музыку пу­тем манипулирования образцами звучания инструментов, «заши­тыми» в ПЗУ платы или хранящимися на диске ПК. Лучшие звуко­вые платы позволяют хранить и использовать до 8 Мбайт выборок. При использовании выборок, загружаемых с диска, хорошая плата должна иметь ОЗУ емкостью не менее 1 Мбайта. Выпускаются так­же табличные расширители, позволяющие увеличить массив ис­пользуемых MIDI-файлов.
Модуль интерфейсов включает в себя интерфейс музыкальных инструментов, обычно MIDI (Musical Instrument Digital Interface), и средства воспроизведения звука в соответствующем формате. Кро­ме того, в него могут входить интерфейсы одного или нескольких дисководов CD-ROM. Через этот модуль можно проигрывать CD-, разговаривать через модем и воспроизводить свою собствен­ную компьютерную музыку.
В состав многих звуковых плат, кроме названных трех моду­лей, включаются:
• устройство смешения сигналов от различных источников -микшер (управление амплитудой смешиваемых сигналов выполня­ется обычно программным способом);
• модемный и игровой порты, последний обеспечивает каче­ственное звуковое сопровождение компьютерных игр;
• усилители мощности сигнала с регулятором громкости (та­кие платы имеют два выхода: линейный - до усилителя и конечный -после усилителя).
Современные качественные звуковые платы соответствуют стан­дарту Basic General MIDI, предусматривающему поддержку 128 инструментов, и многотонального исполнения - как минимум 16 каналов одновременно.
Как показано на рис. 1.2, конструктивно аудиоадаптер выглядит как обычная печатная плата с набором радиокомпонентов.
Печатная плата вставляется в разъем расширения (слот) мате­ринской платы ПК и соединяется с CD-ROM-драйвом двумя кабе­лями - широким ленточным кабелем интерфейса и тонким звуко­вым кабелем с выхода сигналов CD-ROM-драйва.
На сторону платы, выходящую на заднюю стенку системного блока ПК, выводятся разъемы для подключения микрофона, сте­реосигналов линии и выхода стереосигналов.
Современный высококачественный звук обеспечивается циф­ровым форматом раздельной записи и воспроизведения несколь­ких каналов. Например, в популярном на сегодняшний день фор­мате многоканального звука Dolby Digital (АС-3) используется 6-канальный (5+1) цифровой способ записи.