SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

ZAVOD ZA PRIMJENJENU MATEMATIKU

Uređaji za reprodukciju zvuka

- seminarski rad –

- Ergonomija računalne i programske opreme –

Autor : Milan Pešut

Zagreb, 2004.

1

SADRŽAJ

1. Uvod………………………………………………...2

2. Povijest reprodukcije zvuka………………………...4

3. Snimanje zvučnog zapisa…………………………...7

4. Digitalni formati zapisa zvuka……………………..11

5. Kabeli i priključci……………………………….....14

6. Uređaji za reprodukciju zvuka (podjela)…………..18 6.1. CD Player…………………………………………………19

6.2. Kazetni uređaji…………………………………………....23

6.3. Gramofoni………………………………………………...27

6.4. DAT uređaji……………………………………………….30

6.5. Prijenosni uređaji………………………………………….32

6.6. Zvučna kartica………………………………………….....36

6.7. Sustavi za kućno kino……………………………………..40

6.8. Pojačala…………………………………………………...44

6.9. Zvučnici…………………………………………………...47

7. Linkovi……………………………………………..53

2

1. Uvod

Zadaci u audiotehnici obavljaju se manje ili više složenim tehološkim

cjelinama koji se nazivaju audio sustavi. Oni se formiraju povezujući

međusobno audio uređaje koji obavljaju pojedine funkcije, ili nižući software-

ske cjeline. Audio sustavi se uvijek formiraju za točno određene, konkretne

funkcije prema unaprijed postavljenim zahtjevima. Iako svi audio sustavi, u

principu, uvijek obavljaju iste elementarne zadatke, zahtjevi slušalaca i opći

ciljevi koji se žele postići mogu biti raznovrsni, pa se i audio sustavi mogu

međusobno jako razlikovati po složenosti, koncepciji itd.

Mjesto audio sustava kao posrednika između izvora zvučnih informacija i

slušaoca može se prikazati blok shemom:

Shema sa slike podrazumijeva da je slušalac prostorno i vremenski

udaljen od izvora koji želi čuti. Prostorna udaljenost djelovanjem fizičkih

zakona onemogućava slušaoca da zvučni izvor neposredno čuje, a vremenska

udaljenost podrazumjeva da će informacija, koju emitira izvor, biti zapisana i sa

proizvoljnim vremenskim zakašnjenjem reproducirana slušaocu. Prema tome,

može se reći da je audio sustav posrednik između izvora zvučne informacije i

slušaoca koji je prostorno i vremenski udaljen od njega. Sve što se dešava unutar

audio sustava može se razlučiti na konačan broj elementarnih funkcija. To su:

- registriranje informacija u zvučnoj domeni i njihovo pretvaranje u signal,

- generiranje umjetnih signala,

- obrada,

3

- snimanje (zapisivanje),

- prijenos i

- reprodukcija zvuka.

Svaka od ovih funkcija ima svoje specifične zakonitosti i uređaje kojima

se realizira. U zavisnosti od svoje namjene, pojedini audio sustavi ne moraju

uvijek uključivati sve pobrojane funkcije.

Reprodukcija zvuka je, na izvjestan način, centralna tema audiotehnike.

Razlog tome leži u činjenici da je taj proces neizostavan, kao što je neizostavan i

slušalac. Reprodukcija podrazumjeva stvaranje zvučnog polja na mjestu gdje se

nalazi slušalac, a bez tog procesa nema ni audiotehnike. Sve ostale prethodno

nabrojane funkcije mogu u pojedinim okolnostima izostati, ali ne i reprodukcija

(ako se radi sa čisto elektronskom muzikom, nema registriranja zvučnih

informacija; ako se vrši direktan prijenos nekog događaja nema zapisivanja, a ni

obrade; ako se sve dešava u relativno malom prostoru nema prijenosa). Samo

funkcija reprodukcije mora uvijek postojati.

Osim na mjestu krajnjeg slušaoca, problem reprodukcije se javlja i unutar

audio sustava. To je u dijelu sustava gde se vrši kontrola signala. Tada se

reprodukcija zvuka pojavljuje u kontrolnoj petlji upravljanja unutar samog audio

sustava.

4

2. Povijest reprodukcije zvuka

Godina 1877 ulazi u povijest kao godina kada je

po prvi puta zapisan i reproduciran zvuk. Thomas

Alva Edison i njegov pomoćnik John Kruesi uzbuđeno

su slušali škripavi zvuk koji je dolazio s rotirajućeg

valjka FONOGRAFA. Samo minutu, dvije, prije

Edison je u metalnu cijev svoje govorne mašine

recitirao:

Mary had a little lamb. Its fleese was white as snow...

To su bile prve riječi koje su zapisane na neki nosač zvuka i poslije

uspješno reproducirane. Veliki izumitelj i njegov pomoćnik bili su oduševljeni

postignutim rezultatom.

Sve je počelo davne 1850.g. kada su francuski istraživači razvili

PHONAUTOGRAF, mašinu koja je mogla snimati zvuk na rotirajućem cilindru.

Kako kvalitetan zvučni zapis je proizvodio FONOAUTOGRAF nemoguće je

reći zbog toga što njegovi konstruktori nisu predvidjeli mogućnost reprodukcije

zvučnog zapisa?!! Dvadeset godina nakon toga Thomas Alva Edison počeo je na

izradi govorne mašine koristeći tehnička rješenja francuskih istraživača. Vrlo

brzo, Edison i njegov pomoćnik, napravili su prve nacrte prema kojoj su

izgradili svoju prvu govornu mašinu - FONOGRAF.

Osnova FONOGRAFA je bio rotirajući cilindar spiralno zarezan i

presvučen vrlo tankom olovnom folijom. Po foliji je klizila željezna igla

5

učvršćena na dijafragmu koja se nalazila na dnu metalne cijevi u koju se

govorilo. Kada se, dakle, u blizini dijafragme proizvodio zvuk (morao je to biti

poprilično snažan zvuk) dijafragma je oscilirala, a ta se oscilacija prenosila na

iglu koja je utiskivala olovnu foliju u utor cilindra u skladu s intenzitetom zvuka.

Na sličan način se zvuk i reproducirao. Promjena u dubini utisnute folije tjerala

je iglu da oscilira gore, dolje. Ta oscilacija se prenosila na dijafragmu koja je

proizvodila zvuk.

U kasnijim modelima bolja kvaliteta zvučnog zapisa dobivala se s

cilindrima presvučenim voskom umjesto olovnom folijom. Valjci presvučeni

voskom imali su mogućnost da se na njih zapiše dvije do četiri minute audio

signala.

Slijedeći značajan napredak desio se 1887 kada je Emile Berliner uveo

gramofonsku ploču umjesto valjka te novi način zapisa zvuka.

Umjesto vertikalnih vibracija igle koju je izazivala varijacije u dubini utisnute

presvlake valjka, kod gramofonske ploče zvuk je izazivao oscilaciju igle lijevo-

desno. Pokazalo se da je ova tehnika zapisa i reprodukcije zvuka mnogo bolja.

Da je to bilo vrlo zanačajno tehničko unapređenje pokazuje i činjenica da je

ovakav način audio zapisa na gramofonsku ploču ostao u upotrebi sve dok

vinilske ploče nisu prije desetak godina istisnute compakt diskovima.

Važno je napomenuti da se reprodukcija zvuka Berlinerova

GRAMOFONA i dalje zasnivala na mehaničkom prijenosu vibracija.

6

Oscilirajuća igla je mehanički vezana na dijafragmu koja je pomoću velikog

gramofonskog roga proizvodila zvuk.

Pojava prvog uređaja koji je magnetski snimao zvuk zbila se 1898.g.

zahvaljujući patentu Danskog izumitelja Valdemara Poulsena. No, ubrzo nakon

što su poboljšana svojstva vakumskih cijevi početkom 20. stoljeća, omogućena

je konverzija zvuka u električne impulse, te i sama konverzija tih signala. Već

1928. je razvijena prva magnetska traka i to u Njemačkoj, gdje je 30-ih i 40-ih

godina 20. stoljeća poboljšavana sve do pojave prvog uređaja za snimanje vrpce

(Magnetophon). Nakon II. svjetskog rata tehnologija je prenesena u SAD i već

1946. započela je sve masovnija izrada magnetofona.

1960-e su donijele novi val u razvoju reprodukcije zvuka upravo zbog

početka FM Stereo odašiljanja. Razvoj trostrukih i četverostrukih snimača traka

i razvoj "one-inch" traka za snimanje su ubrzo uslijedile. Upravo te nove

tehnologije su pridonijele razvitku muzičke indutrije u svim aspektima.

Razvoj digitalnog zapisa započeo je još početkom 1970-ih, no tek je

1978.g. Sony Corporation demonstrirao upotrebu video rekordera za zapis

digitalnih podataka zvuka i slike. Iste godine su razvijeni i digitalni sistemi za

editiranje. Sony i Phillips Electronics NV dogovorili su se 1981.g. oko "compact

disc" (CD) formata i 1983. je predstavljen prvi CD playback uređaj. Od tog dana

ta tehnologija je uznapredovala. no osim većih kapaciteta medija, bržih uređaja

za reprodukciju, te novih formata zapisa digitalne muzike, nije došlo do nekih

revolucionarnih otkrića na polju zvučnog zapisa.

7

3. Snimanje zvučnog zapisa

Zvuk se zapisuje u jedan od dva osnovna načina koji se nazivaju

"formati". Stariji format, koji je i danas u upotrebi, zapisuje zvuk u formi koja

odgovara orginalnom zvučnom signalu (valu) i naziva se analogno snimanje.

Zvučni val ima dva parametra: frekvenciju i amplitudu. Frekvencija odgovara

broju promjena zračnom pritiska u sekundi, a amplituda registrira veličinu svake

od tih promjena. Noviji format zapisa je digitalni zapis koji predstavlja zvučni

val kao niz brojeva. Brojevi su prezentirani u binarnom sustavu.

Termin "format" se također upotrebljava za opis broja kanala (struja)

zvuka koji su upotrebljavani za snimanje i reproduciranje zvuka. Dva

najraširenija formata su mono i stereo format. Stereo format je uveden 60-ih

godina prošlog stoljeća i od tada je primarno zastupljen u zapisu zvuka. U stereo

zapisu, svaki kanal ima drugačiju formu zvuka i ti se signali šalju zasebnim

zvučnicima tokom reprodukcije. Prilikom sviranja, zvuk iz ta dva zasebna

kanala se miješa u zraku i daje iluziju smjera izvora zvuka koje ljudsko uho

inače percipira kada čuje zvuk. Ako se promijeni ravnomjeran postotak oba

kanala, tada izvor zvuka mijenja svoj položaj u prostoru između dva zvučnika.

Quadraphonic snimanje, koje je bilo popularno 1970-ih, koristi četiri

kanala. Svaki kanal je drugačiji, i svaki od četiri zvučnika je smješten u zasebni

kutao prostorije. Ovakav pristup je proširio stereo zvuk u doživljaj gdje zvuk

dolazi iz svih smjerova. Quadraphonic snimanje je također osnova za današnji

surround-sound sustave korištene u kućnim kinima.

8

Analogno snimanje

Analogno snimanje je izvedeno na tri načina, ovisno o mediju na koji

zapisuje zvčni signal. Tape recording koristi magnetsku traku, Phonograph

mehanički zapisuje zvučni val na vinilsku traku, dok se kod optičkog snimanja

detektira promjena inteziteta svjetla ciljanog na fotoelektrične ćelije.

- Tape Recording -

U analognom snimanju, električni signali iz mikrofona se

transformiraju u magnetske signale. Ti se signali zapisuju

na tanku plastičnu vrpcu presvučenu sa tankim

magnetskim slojem (krom-dioksid, željezo-oksid...) u

obliku čestica. Upravo te čestice sprječavaju da magnetski naboj prelazi sa

jednog sloja trake na drugi. Nakon što je traka snimljena, ona prelazi preko

serije od tri magnetske glave (glava za brisanje, snimanje i playback). Kada se

zvuk reproducira playback glava čita magnetsko polje trake i pretvara to polje

natrag u električnu energiju. Najveći problem kod traka su šumovi i iz tog su

razloga razvijeni possebni sustavi koji pomažu pri redukciji tih neželjenih

zvukova.

- Phonograph Recording -

Fonograf koristi drugačiji tip analogne tehnologije tj.

zvučni valovi fizički egzistiraju na površini snimke.

Prilikom snimanja električni signali se dovode do malog

rezaćeg alata unutar magnetskog polja. Električni signali

utječu na magnetsko polje i uzrokuju pomicanje alata u

skladu sa signalom. Za medij zapisa se koristi plastika ili

neka vrsta mekanog metala. Snimka se reproducira tako da se postavi na

pokretnu ploču, a specijalna igla (stylus) se kreće po površini medija. Brzina

9

kretnje igle po površini ovisi o vrsti zapisa (LP-track i singles). Dio igle je

postavljen u magnetsko polje i površina medija uzrokuje kretanje igle u tom

magnetskom polju. Ta kretanja se konvertiraju u električne signale i tada se

prenose u zvučnike.

- Optical Recording -

Optičko snimanje zapisuje zvuk kao niz svijetlih i tamnih

segmenata na traci filma. Ova metoda je prvi puta

upotrebljena prilikom montiranja zvuka unutar filma. Zvuk

se zapisuje fotografski na filmsku vrpcu tik uz rubne rupe.

Kada vrpca prolazi kroz projektor, svjetlosna zraka je

fokusirana na traku i kako se detektiraju promjene u intezitetu svjetla tako se te

promjene konvertiraju u električne signale.

Digitalno snimanje

Digitalni sustavi transformiraju promjene vrijednosti zvučnih valova u

nizove brojeva. Prilikom reprodukcije ti se nizovi brojeva transformiraju natrag

u električne signale koji se šalju u zvučnike. Digitalni podaci mogu se spremiti

na CD-e, DVD-e, digitalne audiotrake (DAT), videotrake, te na sve komponente

računala dizajnirane u svrhu spremanja podataka (hard drive, floppy, memory

sticks,...). Digitalno snimanje se bazira na dva koncepta: sampling rate

(frekvencija uzrokovanja tj. broj učestalosti mjerenja vala u sekundi) i

quantization (razlučivost tj. numerička veličina svakog sample-a).

Digitalni snimači imaju unutarnji sat koji im dozvoljava da snimač

funkcionira u jednako razdijeljenim vremenskim segmentima. Pri svakom

"otkucaju" uređaj uzima snapshot valnog obilka koji tada definira pomoću broja.

10

Taj broj prezentira amplitudu u tom trenutku i predstavlja jednostavni

sample tog valnog oblika. Kolika je učestalost sample-a određuje frekvenciju

valnog oblika. Sampling rate se prezentira u kilohercima (kHz) tj. u tisućama

ciklusa u sekundi. Za komercijalne CD-e se uzima sample rate od 44.1 kHz. Ako

je sample rate niži od toga, ljudsko uho počinje razlikovati razliku između

analognog i digitalnog zapisa.

Digitalna informacija je zapisana kao nizovi nula i jedinica, poznatih kao

bitovi (binary digits). Broj bitova korištenih za reprezentaciju digitalnog sample-

a se naziva razlučivost (quantization). Što je veća razlučivost, veći je i opseg

unutar kojeg se može prikazati vrijednost amplitude. Uobičajena vrijednost

razlučivosti je 16 bita, jer se ona koristi pri digitalnom zapisu na komercijalne

CD-e. 16 bitni binarni broj može prikazati 65,536 različitih razina zvuka, time

osiguravajući visoku kvalitetu sample-a.

- Mediji korišteni prilikom zapisa digitalnog zvuka -

11

4. Digitalni formati zapisa zvuka

Jedna od osnovnih tema kojoj je svakako potrebno pokloniti nužnu pažnju

je i način na koji se zvuk zapisuje na disk. Različite vrste datoteka u koje se

pohranjuju zvučni zapisi ne razlikuju se samo po ekstenziji, već i po mnogim

drugim parametrima.

- WAV -

Najrašireniji format zapisa je dakako WAV format:radi se o formatu

baziranom na RIFF specifikaciji koja govori o načinu pohrane

multimedijalnih datoteka. Svaka RIFF-kompatibilna datoteka, pa tako i

WAV datoteka započinje sa zaglavljem nakon kojeg slijede sekvence

sastavljene od blokova podataka. WAV datoteka je najčešće samo RIFF

datoteka sa jednim "WAVE" blokom koji se sastoji od dva manja bloka,

tzv. fmt-bloka (specifikacija formata podataka) i podatkovnog bloka (u

koji se zapisuju samo zvučni uzorci, sample-ovi). Pomoću WAV datoteke

moguće je zapisati jednokanalni ili višekanalni zvuk (mono/stereo),

različitim razlučivostima (npr. 16 bita) i različitom frekvencijom

uzrokovanja (npr. 44.1 kHz).

- AIFF -

Sa druge strane, koliko god je WAV de facto standardni zapis za snimanje

zvuka na PC računalima, tako je i AIFF (Audio Interchange File Format)

format standard na Macintosh, kao i na Silicon Graphics računalima. Radi

se o formatu koji je razvijen u Apple-u, koji ne podržava kompresiju pa su

mu datoteke također vrlo velike (po istom načelu kao i kod WAV

datoteka). Baziran je na staroj strukturi (IFF) koji se koristio na Amiga

12

računalima. Danas svi popularniji programi za obradu zvuka na PC-u

podržavaju i AIFF format.

- MP3 -

Jedan od svakako najraširenijih standarda zvučnih zapisa u svijetu je

svakako MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) format zapisa. Zasnovan je na

psihoakustici ljudskog uha i kompresiji sa gubicima, pri čemu se zvučna

slika "reže" na određenoj frekvenciji. Ovaj se proces primarno opisuje sa

stajališta činjenice da je tipični frekvencijski raspon unutar kojeg ljudsko

uho detektira zvuk od 20Hz do 20kHz (u prosjeku je donja granica oko

40Hz, a gornja oko 16kHz). Zbog korištenja efekata maskiranja zvuka i

frekvencija (ako postoje dva zvuka vremenski bliska, glasniji zvuk bliske

frekvencije nadglašava tiši), kao i spomenuto odbacivanje dijelova zvučne

slike MP3 datoteke su osjetno manje od svog WAV originala, što ovisi i o

kvaliteti samog MP3 codeca (algoritma kodiranja zvuka) kao i o našem

odabiru izlazne kvalitete MP3 datoteke.

- MIDI -

Još jedan od popularnih formata zapisa nije standard za digitalnu pohranu

zvuka, već standard pomoću kojeg se prenose glazbeni (primarno notni)

zapisi. Radi se, naravno, o MIDI formatu zapisa. MIDI datoteke

neusporedivo su manje od svih prije spomenutih datoteka upravo zbog

činjenice da se u MIDI datoteke pohranjuju note i mnoštvo parametara, a

ne uzrokovani zvuk. Naravno, zbog toga je kvaliteta reproduciranih MIDI

zapisa daleko manja od uzrokovanog zvuka. Ovaj format zapisa direktno

ovisi o kvaliteti zvučne kartice i njenog sklopovlja (kvaliteti FM ili

wavetable syntheseizera na kartici), dok svi ostali formati u manjoj mjeri

osjetljivi na zvučnu karticu. Razlog leži u načinu kako nastaje zvuk - kada

se radi reprodukcija MIDI zapisa, zvuk koji čujemo kao izlaz iz zvučne

13

kartice sintetizira se na samoj kartici. Ukoliko zvučna kartica ima

kvalitetan wavetable čip ili softverski syntheseizer , razlika može biti i

dosta mala, ali MIDI datoteke nemaju glas nego samo instrumente, a

usporedba s kvalitetom originala ovisi i o trudu autora.

U trendu je postepeno povećanje rezolucije i frekvencije uzrokovanja

digitalnog zvuka, pa već neko vrijeme postoje sustavi koji snimaju 24-bitnom

rezolucijom i frekvencijom uzrokovanja 192 kHz. Možda se to čini pretjerano,

ali dosta instrumenata profitira zbog tako visoke frekvencije uzrokovanja

(klasični instrumenti - gudači, puhači, ali i ljudski glas).

14

5. Kabeli i priključci

Iako je većina ljudi skeptična kada se radi o kabelima, oni mogu utjecati

na kvalitetu snimanja i reprodukcije. To se naročito odnosi na kabele koji

prenose signale niske razine. Ljudi s podsmjehom prihvaćaju činjenicu da kabeli

mogu utjecati na kvalitetu reprodukcije. Svaki kabel je u osnovi antena koja više

ili manje prima razne neželjene električne signale iz okoline. Ti signali se u

obliku šuma dodaju originalnom signalu i smanjuju dinamiku snimanja i

reprodukcije. Jedan način poboljšanja dinamike je povećanje razine signala, ali

to u većini slučajeva nije moguće.

Kako bi se što više smanjio utjecaj vanjskih smetnji, koriste se takozvani

oklopljeni kabeli.Takvi kabeli imaju zaštitnu košuljicu od vodljivog materijala,

koja se najčešće spaja s uzemljenjem, odnosno s takozvanom točkom nultog

potencijala audio signala. Košuljica služi kao električni oklop i svaka smetnja

koja se pojavi brzo se odvede prema zemlji. Mikrofonski kabeli su uvijek

oklopljeni, zbog niske razine signala koja je dosta ispod 1 V ili čak 100 mV.

Drugi način smanjenja utjecaja smetnji je korištenje balansiranih kabela,

odnosno balansiranih priključaka. Da bi se izveo balansirani priključak, kabel

mora imati tri žice, a konektor mjesta za te tri žice. Na primjer, standardni audio

cinch konektor ne može biti balansiran. Balansirani mogu biti XLR, 6.3-mm ili

3.5-mm konektori.

Dužina kabela je također dosta važna, naročito kod prijenosa digitalnih

signala. Svaki kabel ima svoj karakteristični otpor i vlastiti kapacitet. Otpor

kabela dolazi više do izražaja kod signala niskih frekvencija, kakvi su analogni

15

audio signali. Što je kabel duži, to će rasti i njegov otpor. S većim otporom u

njemu će rasti i gubici, odnosno razina signala na drugom kraju će biti manja od

one na ulazu. Kod signala većih frekvencija, dolazi do izražaja kapacitet kabela

(velik utjecaj na digitalne signale).

- Izvedbe kabela -

S/PDIF odnosno Sony/Philips Digital Interface Format omogućava da

ulazni ili izlazni audio signal putuje u digitalnom obliku bez AD/DA konverzije,

čime sprječavamo pojavu neželjenog šuma. Takav format služi za kvalitetan

prijenos signala. Postoji u dvije verzije: optički i električni, a prenose se

optičkim, odnosno koaksijalnim kabelom. Za povezivanje koristimo kabele s

tankim optičkim vlaknima ili koaksijalne cinch kabele.

Optički kabel radi na principu prijenosa emitirane svjetlosti, koji se iz

digitalnog izlaza emitira u kratkim, vremenski određenim intervalima, poput

Morseovog koda s dugim i kratkim signalom koji označava nule i jedinice. Vezu

za čitanje i slanje signala čini kvarcni signal i svjetlosni čitač/transmiter.

Koaksijalni kabel sa cinch (RCA) konektorima također funkcionira na

istom principu, bez A/D i D/A konverzija, s tom razlikom da se signal prenosi

žicom. S/PDIF standard nam omogućuje spajanje razne studijske i kućne

digitalne opreme, DVD, CD ili MiniDisc uređaje s računalom, i dobivanje

maksimalne kvalitete zvuka.

16

- koaksijalni kabel - - presjek kabela –

- Konektori -

Bar 99% današnjih internih i eksternih kartica imaju na sebi

svima poznate 3.5 mm konektore (popularne zvane

minijack ili "male banane"). Njihova namjena je uglavnom

univerzalna na svim karticama i služe za spajanje zvučnika,

mikrofona i slušalica. Njihove boje su također standardne pa

je tako izlaz za zvučnike obojan zeleno, mikrofonski ulaz ljubičasto a izlaz za

slušalice plavo.

Cinch konektore možemo naći na poluprofesionalnim i

profesionalnim karticama, a služe ua konekciju s klasičnim

linijskim CD i DVD komponentama, kazetofonima i radiom.

Mogu služiti i za konekciju s gramofonom, ali to mora biti

posebno naznačeno zbog potrebe za posebnim

predpojačalom, a takav se ulaz naziva Phono.

17

Poluprofesionalne i profesionalne kartice, eksterni i dodatni

5.25" moduli mogu imati i 6.3 mm konektore (popularno -

"jack") za mikrofone i slušalice jer rijetko kad kvalitetniji

modeli istih dolaze s 3.5 mm konektorima. Osim modula i

električni instrumenti se spajaju preko ovog konektora.

Profesionalni modeli mogu biti opremljeni takozvanim XLR

ulazima koji služe za spajanje mikrofona a rjeđe ostalih

instrumenata. Zbog potrebe mikrofona za dodatnim

napajanjem postoji i specijalno fantomsko napajanje čiji se

kontakt nalazi unutar XLR kabela. Profesionalni mikrofoni

dolaze isključivo u takvoj izvedbi sa balansiranim konektorima.

18

6. Uređaji za reprodukciju

- Podjela -

Sustavi za reprodukciju zvuka su kombinacija više različitih formata,

medija i tehnologija. CD-i, vinilske ploče i audio kazete su najčešći mediji za

snimljeni zvuk, dok je danas upotreba računala i njenih perifernih komponenti

sve zastupljenija. Uređaji za reprodukciju zvuka za svaki od medija i formata su

različitih veličina, kvaliteta i cijene. Prenosivi uređaji su najčešće kombinacija

više različitih uređaja poradi maksimalne kompatibilnosti, dok su tradicionalni

kućni audio sustavi generalno sastavljeni od međusobno povezanih različitih

uređaja. S obzirom na ulogu u reprodukciji zvuka uređaji se mogu podijeliti u

dvije skupine:

- playback uređaji (čitači) i - zvučnici (speakers) i pojačala (amplifiers)

Playback uređaji se nadalje dijele na slijedeće skupine:

1. CD playeri (tu se mogu pridružiti i DVD Audio i MiniDisc uređaji zbog vrlo slične izvedbe)

2. Audio kazetni uređaji (cassette decks)

3. Gramofoni (turntable)

4. DAT uređaji

5. Prijenosni uređaji

6. Zvučne kartice (soundcard)

7. Sustavi za kućno kino

19

6.1 CD Player

Dijelovi CD player-a

CD player ima funkciju pronalaska i čitanja podataka spremljenih kao

"izbočine" (bumps) na CD mediju. S obzirom na to koliko su male izbočine, CD

player je iznimno precizan uređaj. Sam uređaj se sastoji od tri osnovne

komponente :

• motor koji okreće sam medij. Brzina kojom se motor kreće je između 200

i 500 rpm (okretaja u minuti) i sama brzina ovisi o izvedi uređaja, te o

mediju koji se koristi.

• laser i leća fokusiraju i čitaju izbočine na mediju

• pomični (tracking) mehanizam pomiče laser ravnomjerno tako da laserska

zraka može pratiti spiralnu traku (stazu) medija. Ovaj mehanizam mora

biti u mogućnosti pomicati laser u mikronskim koracima.

20

Funkcija CD player-a

Fokusiranje lasera

Unutar CD player-a nalazi se dobra "doza" kompjuterske tehnologije koja

sudjeluje u formiranju podataka u razumljive podatkovne blokove i šaljući ih ili

na DAC (u slučaju audio CD player-a) ili u kompjutor (u slučaju CD-ROM

drive-a).

Osnovni posao CD player-a je fokusiranje lasera na stazu izbočine.

Laserska zraka prelazi preko sloja medija (na bazi ugljika), reflektirajući se od

aluminijskog sloja i "pogađa" optičko-elektroničku komponentu koja detektira

promjene inteziteta svjetla. Izbočine reflektiraju veći intezitet svjetla od "dolina"

(ostatak aluminijskog sloja). Elektronika u uređaju interpretiraju promjene u

intezitetu u svrhu čitanja bitova koji se zatim grupiraju u bajtove.

U slučaju audio CD uređaja ti se podaci prenose na DAC (digitalno

analogni konverter) koji pretvara digitalni signa zvuka u analogni te ga prenosi

ili na pojačalo ili direktno na zvučnik. Tok zvuka je prikazan shemom:

Pomicanje glave

Najteži zadatak CD player-a je pozicioniranje laserske zrake tako da je

centrirana u odnosu na stazu medija. Pomični (tracking) mehanizam, kako se

CD vrti, mora kontinuirano pomicati laser prema rubu medija. Kako se laser

odmiče od centra medija, izbočine sve brže prolaze ispod lasera - to je posljedica

21

linearne, ili tangentalne, brzine izbočina koja je jednaka radijusu pomnoženom

sa brzinom okretanja diska. Zbog toga, kako se laser odmiče od centra, rotirajući

motor mora usporavati brzinu diska. Na taj način izbočine putuju ispod lasera

konstantnom brzinom i podaci koji se čitaju sa diska dolaze u konstantnim

razmacima.

Mediji Danas postoji velika paleta u ponudi CD medija različitih

proizvođača i različitih kvaliteta diskova. Ono što je bitno

razlikovati su dvije grupacije diskova po njihovoj namjeni:

CD-DA (audio) i CD-ROM (kompjutor).

Izvedba Popularnost CD medija i takve vrste zapisa uzrokovale su izvedbe CD

playera u svim mogućim varijantama. Naći ćemo ih kao kompjuterske

komponente, samostalne audio uređaje (i to u kućnoj, auto i prijenosnoj inačici),

te kao dijelove složenih audio sustava. Ipak, danas sve više se počinje

upotrebljavati DVD audio format zbog većeg kapaciteta i kvalitete zapisa

naspram CD medija, no princip rada je vrlo sličan onom kod CD uređaja.

22

- discman, samostalni audio CD uređaj i CD ROM -

23

6.2 Kazetni uređaji

Najveća prednost kazetnih uređaja je njihova jednostavnost što se očituje

kao kod najjednostavnijih modela (walkman), tako i kod najsloženijih

profesionalnih uređaja.

Komponente uređaja Osnovna ideja uključuje elektromagnet koji osigurava magnetsko zračenje

prema oksidnom sloju trake. Glava uređaja je vrlo mali okrugao elktromagnet sa

malenim procjepom unutar sebe što se bolje vidi na slici:

A = traka

Elektromagnet mora biti vrlo tanak (nekoliko mikromilimetara).

Elektromagnet se sastoji od željezne jezgre omotane žicom kao što se i vidi na

slici. Tokom snimanja, audio signal se šalje kroz žicu i pritom se stvara

magnetsko polje u jezgri. Na procjepu magnetski tok stvara uzorak kako bi

premostio procjep i taj tok je upravo ono što magnetizira traku. Tokom

playback-a, kretanje trake uzrokuje različite vrijednosti magnetskog polja u

24

procjepu. To uzrokuje dinamičko mag. polje u jezgri, a time i signal u žici. Taj

signal se prenosi na zvučnike.

U standardnom kazetnom uređaju nalaze se po dva mala elektromagneta

koji zajedno su široki kao jedna polovina same trake. Te dvije glave zapisuju

dva kanala stereo zvuka, što možemo vidjeti i na slici:

Kada okrenemo kazetu na drugu stranu, tada sa elektromagnetima

pristupamo drugoj polovici trake.

Kada pogledamo u unutrašnjost kazetnog uređaja možemo vidjeti

strukturu uređaja sličnu ovoj:

Na vrhu slike nalaze se dva zupčana kotačića koji pokreću dva "kola"

unutar kazete. Ti kotačići pokreću jedan od "kola" za prijenos trake prilikom

snimanja, slušanja i premotavanja kazete. Glava na lijevoj starni slike je glava za

brisanje (erase-head) koja briše traku prije snimanja. Glava u sredini slike je

glava za snimanje i čitanje i sastoji se od dva elektromagneta. Na desnoj strani

25

slike je vitlo (capstan) i "uštipni" valjak (pinch roller) što možemo vidjeti i na

slici ispod:

Vitlo se vrlo precizno okreće i povlači traku preko glave točno zadanom

brzinom. Standardna brzina je 4.76 cm/s. Valjak služi jednostavno za pritisak

kako bi traka bila priljubljena na vitlo.

Mediji Što se tiče medija tu nema neke velike priče.

Postoje razne kvalitete traka i više formata kazeta

ovisno o tome koliko posjeduje trake (najčešće su to

kazete od 60 min. i 90 min. tj. na svakoj strani ima

30 tj. 45 min.).

26

Izvedbe Do prije 10-ak godina kazete su bile glavni medij za komercijalnu

pohranu zvuka (glazbe), pa su tako, kao danas i CD player-i, kazetni uređaji bili

izvedeni u svim mogućim varijantama (prijenosni, auto i kućni kazetofoni, pa

čak su bili u upotrebi kao medij za pohranu kod starijih računala - Commodore

64,...). Danas, kazetni uređaji su praktično "istrebljeni".

- komercijalni kazetofon - - samostalni kazetni uređaj -

27

6.3 Gramofoni

Na početku bijaše fonograf, a zatim je došao i gramofon. Kod gramofona

zvuk je izazivala oscilacija igle lijevo-desno. Pokazalo se da je ova tehnika

zapisa i reprodukcije zvuka mnogo bolja od fonografa. Oscilirajuća igla je

mehanički vezana na dijafragmu koja je pomoću velikog gramofonskog roga

proizvodila zvuk:

Danas, kod modernijih gramofona, oscilirajuća dijamantna igla generira

analogni signal koji se zatim prenosi na zvučnike ili pojačalo tj. izbačena je

dijafragma, a time i rog.

U posljednjih 100 godina proizvedeno je i prodano otprilike 30 biliona

ploča. Metoda sviranja ploča upotrebljavajući dijamantsku iglu pričvršćenu na

metalnu "ruku" ipak ima određenih negativnosti. Ona najznačajnija je da svaki

puta kada slušamo ploču ta ploča se lagano oštećuje.

28

Kako vidimo na slici pravilno urezane staze (dio 1) se postepeno (dio 2)

degradiraju do forme koja uzrokuje distorziju zvuka (dio 3). Kako bi se to

izbjeglo, danas je proizveden gramofon sa laserom kao metodom čitanja ploča.

Laserski gramofon

Dva lasera (tracking lasers) su usmjereni na lijevu i desnu stranu proreza

na ploči. Samo je dio zrake koji dohvaća prorez reflektiran u dva PSD (Position

Sensitive Detector) optička polukonduktora. Ti signali se prenose

mikroprocesoru preko A/D konvertera, a zatim mehanizmu koji održava poziciju

glave direktno iznad proreza. Dvije dodatne laserske zrake su usmjerene u lijevi

i desni zid proreza i to odmah ispod tracking zraka. Modulacija na svakom zidu

se reflektira na skenirajuća zrcala i na lijevi i desni foto-optički senzor.

Varijacije moduliranog svjetla uzrokuje da audio senzori stvore električnu

prezentaciju od mehaničke modulacije proreza. Cijeli proces za reprodukciju

zvuka je analogni.

29

Istraživanja, inovacije i dorade laserskog modela su trajale 14 godina i

uloženo je 20 mil. $ kako bi se proizveo laserski gramofon koji omogućava

slušanje ploča bez straha od oštećenja.

Mediji Kao što sam napomenuo, do sada je proizvedeno oko 30 biliona

ploča. Sve su one izrađene u više dimenzija i to od 7" - 12".

Izvedbe Današnja upotreba gramofona je ili zbog nostalgije, ili zbog

profesionalnih potreba (DJ-i,...) i upravo zbog audiofila se poboljšava izvedba

ovih uređaja.

- stari i novi standardni gramofon -

- laserski gramofon -

30

6.4 DAT uređaji

DAT (digital audio tape) uređaji čitaju i zapisuju audio signal u

digitalnom obliku na vrpcu. Ovaj format je uveden 80-ih godina prošlog

stoljeća, ali nikada nije doživio globalnu popularnost. Jedan od razloga je bila

kontraverzija vezana uz prava kopiranja u kasnim 80-ima. Glazbena industrija se

pribojavala da bi DAT zapis potaknuo ilegalno umnožavanje CD-a upravo zbog

svoje praktičnosti zapisa digitalnog zvuka. Upravo su cijena i funkcionalnost

DAT uređaja bili najveći aduti u njhovoj upotrebi u profesionalnim i audiofilnim

sustavima. Razvojem CD tehnologije DAT format je polako izguran sa tržišta, te

su danas takvi uređaji i formati velika rijetkost iako ih još ima u profesionalnoj

upotrebi.

Mediji Mediji DAT uređaja su izgledom i izvedbom vrlo slični

standardnim audio kazetama, no ono što ih razlikuje je

kvaliteta same trake te nešto robusniji izgled samog

kučišta medija.

Izvedba Unazad zadnjih 10-ak godina DAT je omogućio profesionalnim

muzičarima i sličnim potrošačima kreiranje zapisa u studio kvaliteti. Takvo

snimanje je bilo moguće kako u studiju, tako i u garažama, sobama za

konferenciju, ... Upravo zbog toga, danas imamo u izvedbi poluprofesionalne i

profesionalne uređaje u dvije glavne inačice, ili kao audio komponentu, ili kao

prijenosi uređaj poznat još kao i diktafon.

31

- profesionalni DAT uređaj -

- diktafon -

32

6.5 Prijenosni uređaji

Ovi uređaji su ustvari umanjene inačice svojih "roditelja". Tako možemo

naći walkman-e (kazetni uređaj), discman-e (CD player), MiniDisc uređaje (po

izvedbi slični CD player-ima, ali dimenzijama kudikamo manji zbog veličine

medija), prijenosne radio uređaje, te u novije vrijeme MP3 player-e. Svi ti

uređaji su pokretani sa baterijama, a zvuk slušamo preko slušalica, no moguće ih

je spojiti i na druge vrste zvučnika. Ono što izdvaja MP3 player-e je njihova

minijaturna izvedba (danas postoje i hibridne verzije poput discman-a koji

podržava audio medije i medije sa mp3 zapisima) i funkcionalnost pri odabiru

slušanja muzike u digitalnom obliku. Upravo zbog sve veće popularnosti, ti

uređaji su malo više vrijedni pozornosti.

MP3 Player Zbog kompresije i priručnosti MP3 formata digitalnog zvuka, MP3

player-i su vrlo pogodni kao prijenosni uređaji. Oni omogućavaju slušenje sate

muzike sa vrlo velikom praktičnošću.

Player se spoji na računalo preko USB, FireWire ili paralelnog porta kako

bi prenijeli podatke (USB i FireWire omogućuju brži transfer, pa su time i

zastupljeniji u izvedbi). MP3 datoteke se pospremaju u memoriju uređaja.

Funkcija MP3 player-a je vrlo jednostavna. Kada reproducira zvuk, player mora

učiniti slijedeće korake:

33

• učitati zvuk bajt po bajt,

• dekompresirati MP3 kod,

• sprovesti dekompresirane bajtove kroz digitalno-analogni konverter i

• "pojačati " analogni signal kako bi ga mogli čuti

Najveća razlika između prijenosnog CD player-a (discman) i MP3 player-

a je u tome što audio CD medij sadrži bitove umjesto korištenja memorije, te se

na CD-u bitovi već dekompresirani, pa nije potrebna dekompresija.

Dijelovi MP3 player-a

Pogledajmo komponente koji čine tipični MP3 player:

• podatkovni utor (data port)

• memorija

• mikroprocesor

• procesor za digitalni signal (DSP)

• display

• playback kontrole

• audio utor (audio port)

• pojačalo

• napajanje (power supply)

- unutrašnjost MP3 player-a (LCD panel, mikroprocesor, DSP čip,i I/O

kontroler, pojačalo,i gumbi...) -

34

Princip rada MP3 player-a

Mikroprocesor je centralna komponenta player-a. On nadgleda transfer

podataka, šalje informacije o trenutnoj pjesmi na LCD panel i šalje upute

DSP čip-u kako točno procesirati audio signal. DSP učitava podatke iz

memorije, pridružuje im specijalne efekte i prosljeđuje te podatke

pojačalu. Unutar DSP čipa se izvršava dekompresijski algoritam nad

podacima MP3 datoteke i vrši digitalno-analogna konverzija bajtova koji

se pretvaraju u zvučne valove. Pojačalo podiže snagu signala i šalje signal

na audio port gdje su spojeni zvučnici (najčešće su to slušalice).

Memorija MP3 player-a

Memorija MP3 player-a može biti izvedena u nekoliko različitih formata:

• Interna Flash memorija,

• CompactFlash kartice,

• SmartMedia kartice,

• Memory Stick i

• Interni microdrive

- Internal Flash - - CompactFlash - - SmartMedia -

35

Izuzevši microdrive, svi ostali tipovi memorije su statička memorija

(izvedbe od 32MB, 64MB, 128MB, 256MB, 512MB, pa čak i 1GB).

Microdrive je ustvari minijaturni hard-disk i osigurava više memorije od

ostalih formata.

Izvedbe MP3 player-a

- MP3 player sa statičkom memorijom -

- MP3 player kao kombinacija audio i data CDa -

- MP3 player sa microdrive-om (20GB) -

36

6.6 Zvučne kartice

Prva PC računala koristila su interni zvučnik za reprodukciju zvuka, i nisu

imala baš nikakvu MIDI podršku. Porastom potražnje za zvučnim karticama,

kao i popularnosti multimedijalnih aplikacija zvučne kartice postale su sve češći

dio računala, da bi danas bile sasvim uobičajena stvar i sastavni dio svake

računalne konfiguracije. Put do današnjeg zvuka na PC računalima bio je

svakako trnovit - od prvih PCjr/Tandy, AdLib kartica (krajem 80-ih), preko

Creative Labs-ovih prvih Sound Blastera (16, Pro, AWE32, AWE64, ...)

mogućnosti i karakteristike zvučnih kartica postupno su se povećavale.

Dijelovi zvučnih kartica

Tehnološki gledano, zvučne kartice sadrže dva vrlo važna podsustava

(podsustav za stvaranje (sintezu) zvuka i podsustav za snimanje i reprodukciju

zvuka) i jedna tipična zvučna kartica se sastoji od:

• digitalno-signalni procesor (DSP) - vrši većinu proračuna

• digitalno-analogni konverter (DAC) - šalje audio signal na izlaz

• analogno-digitalni konverter (ADC) - za ulazne audio signale

• ROM ili Flash memorija

• MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - povezuje eksternu

muzičku opremu

• utore za konektore (jacks) - za povezivanje sa zvučnicima i

mikrofonima

• game port - spajanje igraćih kontrolera (joystick i gamepad)

37

Današnje zvučne kartice se obično spajaju na matičnu ploču preko PCI

(Peripheral Component Interconnect) slota, dok se neke starije kartice i današnje

skuplje kartice koriste ISA bus (Industry Standard Architecture). Danas je u

trendu da sve više matičnih ploča ima već ugrađenu zvučnu karticu na sebi u

obliku chipset-a. Standard koji u zadnje vrijeme sve kartice poštuju kao

minimum je SoundBlaster Pro standard.

Funkcija zvučne kartice

Standardno, zvučna kartica radi četiri stvari vezane uz zvuk:

• reproducira već snimljen zvuk sa CD-a, iz datoteka (mp3, wav, ...), iz

igara i sa DVD-a,

• zapisuje audio zvuk u različite formate iz vanjskog izvora (mikrofon ili

kazetni uređaj),

• sintetizira zvuk i

• procesira postojeći zvuk

DA i AD konverteri opskrbljuju sredstva za manipulaciju audiom

prilikom ulaza ili izlaza audio signala, dok DSP nadzire te procese. DSP također

brine o svim anomalijama signala kao što su jeka i dupliranje signala. Upravo

zbog svoje visoke uloge u procesiranju zvuka DSP oslobađa računalni centralni

procesor (CPU) tog posla.

Starije zvučne kartice su koristile FM sintezu za stvaranje zvuka. FM

sinteza uzima tonove različitih frekvencija i kombinira ih kako bi stvorila

aproksimaciju pojedinog zvuka. Dok je FM sinteza došla do točke gdje je zvuk

vrlo realističan, ne može se komparirati sa wavetable sintezom. Wavetable

sinteza radi na principu snimanja malog dijela aktualnog instrumenta. Taj

38

uzorak se tada svira u petlji kako bi kreirao zvuk orginalnog instrumenta sa

nevjerojatnom preciznošću. Wavetable sinteza je zbog toga postala standard za

mnoge današnje zvučne kartice, ali ipak jeftinije verzije još uvijek koriste FM

sintezu. Rijetke su one zvučne kartice koje posjeduju obe vrste sinteze.

Vrlo sofisticirane zvučne kartice imaju dodatnu podršku za MIDI

instrumente. Koristeći muzički program, MIDI opremljen muzički instrument

može biti spojen na zvučnu karticu kako bi se omogućio uvid u zvučni signal

prilikom sviranja.

Reprodukcija zvuka u zvučnoj kartici

Da bi čuli zvuk iz neke datoteke cijeli proces mora proći slijedeće korake:

• digitalni podaci pročitani sa nekog od medija se prenose u CPU

• CPU šalje podatke DSP-u na zvučnoj kartici

• DSP dekompresira digitalne podatke (ako je potrebno)

• odkompresirani digitalni niz podataka procesira se u realnom vremenu iz

DSP-a u digitalno-analogni konverter (DAC), koji zatim stvara analogni

signal koji se zatim prenosi na izlaz zvučne kartice

• Taj se signal preko utora (jack) prenosi u zvučnike ili slušalice.

Proces sintetiziranja zvuka je praktično reverzibilan reprodukciji zvuka na

zvučnoj kartici s time da se umjesto DA konverter koristi AD konverter.

39

Izvedba

S obzirom na izvedbu zvučne kartice možemo napraviti podjelu po

kategorijama: stero (klasične zvučne kartice, te višekanalni modeli) i 5.1, 6.1 i

7.1 modeli. Naravno da unutar kategorije zvučnih kartica koje podržavaju

višekanalno snimanje postoje klase, ali samo dvije: to su poluprofesionalne i

profesionalne. Profesionalna klasa još se može podijeliti na one koje mogu

snimati u stereo (dual mono) tehnici i one višekanalne (da ne bude zabune, ova

podjela se ne odnosi na izlaze za zvučnike, već na broj ulaza za snimanje

zvučnog signala).

- standardna zvučna kartica -

40

6.7 Sustavi za kućno kino

Kućno kino je teško za definirati - to je ustvari samo termin za određeni

pristup prilikom kreiranja multimedijalnog sustav u prostoriji. Generalno, kućno

kino je kombinacija elektroničke opreme dizajnirane za stvaranje ugođaja

prilikom gledanja filma. Ono što odvaja kućno kino od standardnog gledanja

filma je prvenstveno ozvučenje, a zatim kvaliteta slike. U surround sustavu

možemo čuti različite dijelove zvuka kako dolaze sa različitih mjesta. Upravo taj

aspekt povećava sveukupni doživljaj gledanja filma jer vam se čini da je film

svuda oko vas.

Komponente kućnog kina

Kako bi "izgradili" kućno kino potrebno je minimalno imati određene

komponente kako bi se zadovoljio osnovni kriterij kućnog kina:

• wide-screen televizor (minimalno 27") ili projektor,

• najmanje četiri zvučnika,

• opremu za raspodjelu surround zvučnog signala i dodjelu tog signala

zvučnicima,

• uređaj za produkciju i slanje slike na ekran i naravno

• prostorija gdje će te sve to smjestiti

Naravno da kvaliteta dizajniranog kućnog kina ovisi o novcu koji imate na

raspolaganju.

41

Surround zvuk

Za pravilan surround zvuk potrebna su dva do tri zvučnika ispred vas i

dva do tri zvučnika sa strana ili iza vas. Audio signal se dijeli na više kanala

kako bi različiti zvučni efekti dolazili iz različitih zvučnika. Najupadljiviji zvuk

dolazi iz prednjih zvučnika. Kada se na filmu događa nešto na jednoj od strana

ekrana tako će te više čuti te efekte sa odgovarajućeg zvučnika (lijevog ili

desnog). Centralni prednji zvučnik prenosi zvuk sa jedne strane na drugu i

proizvodi efekte koji se događaju na sredini ekrana. Zvučnici iza vas su više

ambijetalni zvučnici koji dočaravaju zvučnu kulisu filma, te sudjeluju zajedno sa

centralnim prednjim zvučnikom kao doživljaj nečega što putuje prema vama ili

od vas prema ekranu. Ono što omogućuje preraspodjelu i produkciju surround

zvuka je audio/video receiver, srce kućnog kina.

Audio/video receiver

Sustav audio/video receiver-a i pojačala u kućnom kinu rade isti posao

kao i receiver-pojačalo sustav u stereo sustavu. On prima signale iz različitih

ulaznih uređaja (VCR, DVD player, satelitska antena, ...), interpretira i

prilagođava te signale i šalje ih u izlazne uređaje (televizor i zvučni sustav). Taj

sustav u kućnom kinu sačinjava nekoliko komponenata koji pri vrhunskim

kućnim kinima su odvojeni, no većina ljudi kupuje jedan uređaj koji radi sve

potrebne procese. Te komponente su:

• audio/video ulazi kao video izvor (DVD player, VCR)

• predpojačalo

• surround-sound dekoder (tj. signal procesor)

• pojačalo za svaki zvučni kanal

• izlazi za zvučnike i televizor

42

Sam put audio i video signala je vrlo jednostavan. Nakon što odaberete

ulaznu komponentu ona šalje zapakirani video/audio signal koji se dijeli i nakon

obrade šalje u izlazne periferne uređaje. Ovisno o ulaznom signalu

upotrebljavaju se različiti dekoderi za zvuk tj. ili digitalni ili analogni, i oni

obavljaju svoj posao na različite načine.

Digitalni surround zvuk je vrlo jednostavan. Kada koristimo proizvod

(DVD) koji je proizveden npr. u Dolby Digital programu, tada digitalni dekoderi

dekodiraju audio kanale (5, 6 ili 7) i šalje ih u primjerene zvučnike.

Analogni surround zvuk je, u globalu, nešto drugačiji. Analogni dekoderi

uzimaju standardni stereo zvuk i iz njega stvaraju više različitih analognih

surround-sound kanala. Taj proces se uobičajeno naziva 4-2-4 procesiranje jer

koder uzima prednje i zadnje kanale i barata s njima kao sa stereo kanalima, a

surround-sound dekoder dijeli opet te kanale u četiri.

- audio/video receiver -

- sustav kućnog kina - - audio ulazi i izlazi -

43

Kao što smo vidjeli, digitalni surround zvuk se gotov snima na proizvod.

Današnja tehnologija na tom polju ide sve više naprijed, pa postoji nekoliko

formata zvuka koji su podržani od strana proizvođača:

• Dolby surround zvuk (u osnovi je stereo zvuk)

• Dolby Pro Logic (kombinacija stereo i mono zvuka bez subwoofer-a)

• Dolby Digital (5.1 standard)

• Dolby Digital EX (6.1 standard)

• Digital Theater Sound (DTS tj. 7.1 standard)

Najčešće upotrebljavani standard je Dolby Digital tj. 5.1 standard gdje

sudjeluju dva prednja stereo zvučnika, dva stražnja stereo zvučnika, jedan

centralni stereo zvučnik i subwoofer.

- Dolby Digital 5.1 standard -

44

6.8 Pojačala

Kada ljudi govore o "pojačalima", najčešće se to odnosi na stereo

komponente ili muzičku opremu. Ali to je samo maleni dio prezentacije spektra

audio pojačala jer se pojačala nalaze u raznim uređajima (televizor, računalo,

prijenosni audio uređaji, ..) koji koriste neku formu zvučnika i reproduciraju

zvuk.

Kada govorimo o produkciji i reprodukciji zvuka tri su koraka do

konačnog zvuka:

1. Zvučni valovi se kreću kroz dijafragmu mikrofona i mikrofon prevodi

kretanje dijafragme u električni signal. Električni signal prezentira zvučni

val.

2. Snimač kodira te električne signale kao određeni uzorak na neki medij.

3. Čitač reprezentira taj uzorak u električni signal i pomoću tog signala

upravlja membranom zvučnika, i time nanovo stvara gibanje zračnog

pritiska kao što je bio prezentiran prilikom snimanja sa mikrofona.

Kao što vidimo glavne komponente u tom procesu su ustvari prevodioci.

Oni uzimaju signal u jednoj formi i pretvaraju ga u drugu. Na kraju, orginalni

zvuk je preveden natrag u orginalnu formu, fizički zvučni val. Zbog velike

osjetljivosti mikrofona poradi visoke razine kvalitete produkcije zvuka,

mikrofon proizvodi signale malenog električnog napona. Ta veličina napona je

dovoljno velika kod snimača, no nakon što čitač proizvede ponovno taj

električni signal, on nije dovoljno jak za "pomicanje" membrane na zvučniku.

Kako bi to mogli moramo pojačati audio signal na veću vrijednost kako bi

45

osigurali pravilan rad zvučnika. Upravo taj posao radi pojačalo. Ono

jednostavno proizvodi jaču verziju audio signala.

Rad pojačala

U principu, pojačalo generira potpuno novi izlazni signal baziran na

ulaznom signalu. Možemo promatrati te signale kao dva zasebna kruga. Izlazni

krug je generiran od strane napajanja pojačala koje je može biti baterija ili

električna mreža. Ako je pojačalo napajano iz električne mreže, gdje je struja

izmjenična, pojačalo prvo mora pretvoriti tu struju u istosmjernu struju.

Također, ta struja mora biti izjednačena tj. konstantna. Tada pojačalo uzima

signal iz ulaznog kruga. Ulazni krug je električni audio signal snimljen na traku

ili direktno prenošen sa mikrofona. Na taj signal se modulira različitim

otpornicima kako bi rekreirali naponsku granu audio signala.

U većini pojačala, učitavanje ulaznog audio signala je zbog velikog posla

riješeno sa predpojačalom koje pojača ulazni signal i šalje taj pojačani signal u

pojačalo. Predpojačalo radi vrlo slično kao i pojačalo no ipak se ubrzava sam

46

proces modulacije signala. Neka pojačala koriste nekoliko predpojačala kako bi

postupno generirali visokonaponski signal.

Ako pogledamo unutar pojačala vidjet ćemo gomilu žica i strujnih

komponenti. Pojačalo treba takav pomno razrađen sustav kako bi se osigurala

pravilna i točna prezentacija svakog dijela audio signala, jer visoka vjernost

izlaznog signala zahtjeva vrlo preciznu kontrolu.

Izvedbe

Audio pojačala dolaze u velikom broju varijacija i izvedbi, no mogu se

navesti tri najzastupljenije klasifikacije: samostalna audio pojačala

(profesionalni uređaji), kombinacija pojačala sa nekim od čitača medija (audio

player-i), te kao muzička oprema.

- muzička pojačala - - audio pojačalo -

47

6.9 Zvučnici

U svakom sustavu za reprodukciju zvuka konačna kvaliteta zvuka ovisi o

zvučnicima. Najbolje zapisivanje na vrhunskom snimaču i čitanje od strane

najboljih playback uređaja i pojačala, zvučat ćloše ako je sustav spojen na loše

zvučnike. Zvučnik je komponenta koji uzima električni signal zapisan na nekom

mediju i pretvara taj signal u zvuk koji čujemo.

Različite zvukove čujemo iz različitih vibrirajućih objekata zbog

varijacija u:

• frekvenciji zvučnog vala - viša frekvencija jednostavno znači da je zračni

tlak više nestabilan. Tu situaciju interpretiramo kao visoki vrhunac. Kada

su nestabilnosti tlak manje u određenom vremenskom periodu, vrhunac je

niži.

• razini zračnog tlaka - to je ustvari amplituda vala koja određuje glasnoću

zvuka. Zvučni valovi sa većom amplitudom više pomiču ušne bubnjiće

što rezultira registriranjem te pojave kao glasniji zvuk.

Zvučnik je u konačnici posljednji prevodioc i reverzibilan je u odnosu na

mikrofon.

Tehnologija zvučnika

Zvučnik je prvi patentirao C.H.Siemens još 1877. godine i do danas nije

bitno mijenjana njegova konstrukcija osim ugradnje kvalitetnijih materijala.

48

Zvučnik (ustvari zvučna kutija) se sastoji od jednog ili više manjih zvučnika

(driver) tj. magneta (najčešće se sastoji od dva). Magnet proizvodi zvučne

valove brzom vibracijom fleksibilnog čunja (cone) ili dijafragme. Čunj, najčešće

napravljen od papira, plastike ili metala, pričvršćen je na suspenziju šireg kraja

magneta. Suspenzija, ili vanjština magneta, je obruč (rim) od fleksibilnog metala

koji dozvoljava micanje čunja i pričvršćen je na metalni okvir koji se naziva

košara (basket). Uži kraj čunja je povezan na zvučnu spiralu (voice coil). Spirala

je pričvršćena na košaru pomoću "paučine" (spider) tj. prstena od fleksibilnog

metala. Prsten drži spiralu u poziciji, no ipak dopušta kretanje napred-nazad.

Neki magneti imaju svod (dome) umjesto čunja. Svod je ustvari dijafragma koja

se širi prema van umjesto sužavanja prema unutra.

Spirala je u biti osnovni elektromagnet. Elektromagnet je navoj žice

omotan oko komada magnetskog metala (npr. željezo). Kada kroz navoj teče

električna struja žica stvara magnetsko polje oko navoja magnetizirajući metal

oko kojeg je namotana. Magnet ima dva polariteta - sjeverni i južni. Za razliku

od postojanog magneta, u elektromagnetu se može promijeniti smjer polova.

Ako obrnemo tok struje, zamjeniti ćemo jeverni i južni pol elektromagneta.

Upravo je to što stereo signal čini - konstantno obrće tok struje. Svaki od

49

magneta je povezan na dvije žice (najčešće crne i crvene boje) pomoću kojih

sustav mijenja polaritet elektromagneta. To upravo radi pojačalo, konstantno

mijenja pozitivan i negativan naboj na crvenoj žici.

- konektori zvučnika -

I kako onda tok struje omogućuje pomicanje zvučne spirale naprijed-

nazad? Elektromagnet je pozicioniran u konstantnom magnetskom polju kojeg

generira postojani magnet. Ta dva magneta - elektromagnetski i postojani -

djeluju međusobno na način kako djeluju i bilo koja druga dva magneta.

Pozitivni kraj magneta elektromagneta privlači negativan pol postojanog

magneta, a negativni pol elektromagneta se odbija od negativnog pola

postojanog magneta. Kada promjenimo polaritet elektromagneta smjer kretanja

se mijenja sukladno sa odnosom polariteta obaju magneta u tom trenutku. Na taj

način, promjena struje konstantno mijenja magnetsko polje između spirale i

postojanog magneta što uzrokuje brze kretnje spirale poput klipa. Pri micanju

spirale, ona gura i povlači čunj ili membranu zvučnika. Te kretnje čunja

uzrokuju vibracije zraka ispred zvučnika stvarajući zvučni val. Električni audio

signal se također može interpretirati kao val. Frekvencija i amplituda to vala

određuju brzinu i veličinu pomaka same spirale što konačnici određuje

frekvenciju i amplitudu zvučnog vala proizvedenog od strane dijafragme

50

(membrane). Različite veličine magneta tj. zvučnika više odgovaraju za

određene opsege frekvencije.

Podjela zvučnika

Da bi se kvalitetno pokrilo cjelokupno slušno područje zvučničke jedinice

(drivers) dijelimo na tri osnovne skupine:

• visokotonac (tweeter) - u idealnom slučaju visokotonci pokrivaju

frekvencije iznad 5000 Hz i konstrukcijski imaju najmanju membranu jer

moraju istitravati brzinama većim od 5000 puta u sekundi.

• srednjotonac (midrange) - imaju nešto veću površinu membrane od

visokotonca i pokrivaju frekvencije između 500 i 5000 Hz, a kao takvi

moraju istitravati 500-5000 puta u sekundi.

• niskotonac ili bas (woofer) - bas zvučnik je odgovoran za frekvencije od

20 Hz naviše ovisno o konstrukciji i veličini membrane.

- visokotonac - - srednjotonac - - bas -

Novija konstrukcijska rješenja i materijali dopuštaju da se koriste

širokopojasni dinamički zvučnici koji u stvari reproduciraju srednjetonske i

visokotonske frekvencije slušnog spektra, a niske frekvencije režemo da ne bi

došlo do neželjene rezonancije na samoj membrani. širokopojasni zvučnik

51

teoretski ima bolje karakteristike zbog toga što zvuk dolazi iz jedne točke, a

možemo ga prepoznati po šiljku na sredini membrane.

Zvučna kutija

U većini izvedbi zvučnika, magneti (manji zvučnici) su smješteni u neku

vrstu kutije za zvučnike. Te kutije služe većoj iskoristivosti samog zvučnika.

Prvi način je osiguravanje pravilnog razmještaja zvučnika u odnosu na druge

kako bi zajedno proizveli što bolji zvuk. Kutije su najčešće napravljene od

drveta ili nekog drugog tvrdog materijala kako bi što bolje upile vibracije koje

proizvode magneti, znači smanjuju vibracije tj. neutraliziraju ih (problem

rezonancije). Nadalje, kutija poboljšava način na koji se zvuk proizvodi.

Prilikom stvaranja zvučnih valova od strane membrane stvaraju se i zvučni

valovi i na stražnjoj strani magneta. Zvučna kutija se bavi tim problemom

"stražnjih valova". Kako većina kutija koristi potpuno zatvoren model (model

akustične suspenzije) javlja se problem podtlka kutije. Prilikom micanja

magneta napred nazad mijenja se tlak u kutiji i time se stvara razlika tlaka iza i

ispred magneta što opet uzrokuje konstantni pritisak na sam magnet prema

"van". Jedan od rješenja tog problema je što bolji dizajn ili izlaz zraka na

stražnjem dijelu kutije kako bi tlak iza i ispred magneta uvijek bio izjednačen.

- stvaranje podtlaka - - zvučna kutija -

52

Izvedbe

Danas, zvučnici dolaze u velikom spektru veličine (od nekoliko mm, pa

sve do metarskih proporcija), dizajna (vezano uz zvučne kutije), kvalitete

(ovisno o materijalima koji se koriste) i naravno cijene (neki zvučni sustavi

dosežu cijene od nekoliko desetina tisuća eura). Najveća benificija je u tome što

su zvučnici našli svoju svrhu u sve više uređaja u vidu sve veće multimedijalne

prezentacije proizvoda.

- zvučnici za kućno kino - - zvučnici za računalo - - slušalice -

- auto zvučnici - - standardni zvučnik –

53

7. Linkovi

Audiofil - feel the sound http://www.audiofil.net/hifi_uvodna.aspVrlo dobra domaća stranica koja se bavi recenzijama i savjetima vezano uz HiFi tehnologiju. Vrijedi pogledati.

Linkwitz Lab http://www.linkwitzlab.com/Dizajn i savjeti u elektro-akustici. Osnovni koncepti reprodukcije zvuka u prostoriji. Detaljni dizajn uređaja.

Sound reproduction http://www.fact-index.com/s/so/sound_reproduction.htmlČinjenice i podaci o uređajima za reprodukciju zvuka, te mnoge druge činjenice vezane uz audio tehnologiju.

Engineering Harmonics http://www.engineeringharmonics.com/firm/overview.htmlZnanstveno bazirana stranica sa vrlo dobrim članicima, te linkovima za druge znanstveno vezane stranice.

Audio reproduction devices http://www.tpub.com/content/neets/14189/css/14189_64.htmVisoko znastveno orijentirana stranica sa vrlo detaljnim opisima uređaja, te tehnologijama koje su vezane uz uređaj.

MSN Encarta - Sound Recording and Reproduction http://encarta.msn.com/encyclopedia_761552202/Sound_Recording_and_Reproduction.htmlOsnovni pojmovi i činjenice. Za više informacija potebno je pretplatiti se na ovu stranicu.

Howstuffworks "Electronics Channel" http://electronics.howstuffworks.com/Ako želite znati kako neki uređaji funkcioniraju, ovo je stranica za vas. Usput, pokriva vrlo široko područje, pa tako imate praktički sve, od igle do aviona.