Hoe wordt een speaker getriggerd ?

[TK2803]

Bester Tweakers,

Sinds een aantal dagen zit ik met een (klein) dilemma. Recent ben ik met een aantal vrienden gaan dineren. Iedere persoon in de vriendengroep bevindt zich in een andere branch. Sinds een aantal jaar zit ik in de software ontwikkeling. Tijdens het dineren hadden wij het over mijn huidige project, vervolgens is het balletje gaan rollen bij een goede vriend van mij. Hij vond het namelijk heel interessant en kon zich helaas niet realiseren hoe het mogelijk gemaakt wordt dat het volgende scenario afspeelt;

Als je fysiek voor een computer zit en je draait aan de volumeknop of je sleept met je muis in de volumebalk de wijzer in de verticale richting, dat daadwerkelijk de volume opgehoogd wordt. Natuurlijk heb ik geprobeerd om met mijn kennis het deels uit te leggen. Bij het slepen van de muiscursor in de verticale richting van de volumebalk dat er achter deze visuele weergave, geimplementeerde code zit dat ervoor zorgt dat bepaalde intelligente code wordt getriggerd. Dit zorgt er weer voor dat registers en instructies op het moederbord worden getriggerd. Deze triggers zorgen vervolgens dat een IC verschillende taken moet uitvoeren. De output van deze IC moet ervoor zorgen dat een bepaalde fysieke geluidscomponent (speaker o.i.d.) getriggerd worden en deze dan bepaalde frequencie/geluid maakt dat wij kunnen horen.

Helaas als software ontwikkelaar heb ik mij ook nog nooit in verdiept. Terwijl een software ontwikkelaar hier toch meer kaas van gegeten moeten hebben. Helaas heb ik hier ook niet de nodige kennis van opgedaan om het verder uit te leggen.

Heeft iemand enig idee hoe ik dilemma kan verwerken door het in jip en janneke taal te vertellen aan een persoon die in een andere branche zit.

Mvg,

Een medeTweaker met een dilemma.

[MAX3400]

Dit is toch niet anders dan een versterker waar je aan een knop draait (analoog) of op een knopje drukt (digitaal) waarvoor het geluid harder/zachter gaat?

Het verschil met een PC is dat de driver uiteindelijk de "connectie" legt vanaf layer-7 tot aan layer-1 voor de frequentie/sterkte van de signalen naar een speaker.

[freelh]

Bedoel je de omzetting van de digitale code naar het analoge signaal?
De magie die in een 'DAC' gebeurt, wordt op wikipedia besproken:
Wikipedia: Digitaal-analoogomzetter

[downtime]

Je maakt het sowieso te moeilijk en je ziet oorzaak en gevolg niet. Als je het volume aanpast dan doet dat (op dat moment) niks met geluiden. Je hebt immers niet vermeld of er uberhaupt op dat moment geluid wordt afgespeeld.

Het volume is puur een software actie. Ergens in het OS wordt vastgelegd (en in Windows zal dat veelal in de registry zijn) dat geluiden vanaf dat moment op een ander volume afgespeeld moeten worden. Leuke is dat die volumeschuif gewoon een zelfstandig tooltje kan zijn die alleen maar een schuifje toont, de bewegingen van dat schuifje naar een waarde vertaalt, en dat opslaat. Meer gebeurt er niet.

Het wordt pas interessant als er daadwerkelijk op dat moment al muziek wordt afgespeeld. Hoe weet de tool waarmee die muziek wordt afgespeeld dat een ander tooltje net als input heeft gekregen dat de muziek harder of zachter moet? Dan wordt het al wat complexer.

De rest van jouw uitleg is zinloos. Je moet al flink wat basiskennis hebben uitgelegd om jouw vriend duidelijk te maken wat er tussen dat schuifje en de uiteindelijke geluidsproductie allemaal moet gebeuren op het niveau van applicaties, OS, drivers en hardware. Dat doe je niet in een avondje. Computers zijn complex en er gebeurt veel.

[dion_b]

Wat heeft dit in vredesnaam met processors, moederborden of geheugen te maken

Dit is een softwarevraag, dus hoort het - voorzover het genoeg inzet toont om ergens op GoT te horen - in Softe Goederen. Ik verplaats voorlopig naar Client Software Algemeen, dan kunnen ze daar kijken wat er definitief mee gebeurt.

Trouwens, TS, als je hier echt wilt snappen wat er gebeurt, lees je in op de natuurkunde (geen rocket science - ergens rond 3e klas middelbaar iirc). Hou frequentie en amplitude uit elkaar. Volumeregeling doet niets met frequentie, het past alleen de amplitude aan. Frequentie komt in de geluid neer op toonhoogte, dat is een ander knopje

[Sir_Hendro]

Digital Audio is een leuk thema.

Om het even simpel te houden heb je twee zaken. Een amplitude (niveau in bits per sample) en een sample rate (aantal samples per seconden). Stel je zou een geluid opnemen dat wordt op basis van de gekozen sample rate een opname gestart met precies dat aantal registraties per seconden. Deze registraties kunnen ook weer in een bepaalde resolutie worden geregistreerd. Bijvoorbeeld 16bit of 24bit. Hoe hoger het aantal bits des te meer variatie in amplitude. De sample rate heeft ook vele smaken zoals 22KHz / 44KHz / 96 KHz ect... wat dus betekend hoe hoger de bits en hoe hoger de sample rate des te groter wordt de omvang voor de opname. De grote van deze opname is dan:

Bits * Sample Rate * Lengte van de opname in seconden * Kanalen (mono / stereo / ect...).

Zo ziet geluid er digitaal uit:


Volume aanpassen is niet anders dan de amplitude verhogen waardoor geluiden dus luider worden afgespeelt. Stel je wilt 10% meer volume hebben dan moet je dus bij iedere sample over de gehele lengte van de track 10% laten toevoegen aan de originele waarde van de sample.

[TK2803]

dion_b schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 09:52:
Wat heeft dit in vredesnaam met processors, moederborden of geheugen te maken

Dit is een softwarevraag, dus hoort het - voorzover het genoeg inzet toont om ergens op GoT te horen - in Softe Goederen. Ik verplaats voorlopig naar Client Software Algemeen, dan kunnen ze daar kijken wat er definitief mee gebeurt.

Trouwens, TS, als je hier echt wilt snappen wat er gebeurt, lees je in op de natuurkunde (geen rocket science - ergens rond 3e klas middelbaar iirc). Hou frequentie en amplitude uit elkaar. Volumeregeling doet niets met frequentie, het past alleen de amplitude aan. Frequentie komt in de geluid neer op toonhoogte, dat is een ander knopje

Sir_Hendro schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 10:10:
Digital Audio is een leuk theme.

Om het even simpel te houden heb je twee zaken. Een amplitude (niveau in bits per sample) en een sample rate (aantal samples per seconden). Stel je zou een geluid opnemen dat wordt op basis van de gekozen sample rate een opname gestart met precies dat aantal registraties per seconden. Deze registraties kunnen ook weer in een bepaalde resolutie worden geregistreerd. Bijvoorbeeld 16bit of 24bit. Hoe hoger het aantal bits des te meer variatie in amplitude. De sample rate heeft ook vele smaken zoals 22KHz / 44KHz / 96 KHz ect... wat dus betekend hoe hoger de bits en hoe hoger de sample rate des te groter wordt de omvang voor de opname. De grote van deze opname is dan:

Bits * Sample Rate * Lengte van de opname in seconden * Kanalen (mono / stereo / ect...).

Zo ziet geluid er digitaal uit:
[afbeelding]

Volume aanpassen is niet anders dan de amplitude verhogen waardoor geluiden dus luider worden afgespeelt. Stel je wilt 10% meer volume hebben dan moet je dus bij iedere sample over de gehele lengte van de track 10% laten toevoegen aan de originele waarde van de sample.

Volume aanpassen is niet anders dan de amplitude verhogen waardoor geluiden dus luider worden afgespeelt Dit is interessant, hoe gaat dit dan in zijn werking ? Ik bedoel hiermee, Zodra je de volume aanpast, ongeacht je dit fysiek doet aan een draaiknop of met de muis. Welke stappen worden er vanaf dat punt ondernomen ? Wat worden er vervolgens getriggerd om uit te komen bij je statement. De hele dataflow van amplitude verhogen (fysiek) tot het daadwerkelijk afspelen van geluid. Is deze complete dataflow ergens terug te herleiden.

[jeroen3]

Elk sample word vermenigvuldigd met het volume, dit noemen ze gain.
100% volume is vermenigvuldigen met 1.0 en 0% volume is vermenigvuldigen met 0.0.

De daadwerkelijke analoge versterker, die de spoel van de speaker bekrachtigd, heeft een vaste gain.

[Sir_Hendro]

Je kunt twee dingen laten doen om volume te verhogen.
- Een CPU verhoogd de amplitude digitaal en verzend dit digitaal door naar de DAC.
- Je draait aan een fysieke volume knop waarmee jij in feite het analoge signal een aantal procent versterkt. Ofwel er gaat meer spanning naar de speakers.

[TK2803]

downtime schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 09:22:
Je maakt het sowieso te moeilijk en je ziet oorzaak en gevolg niet. Als je het volume aanpast dan doet dat (op dat moment) niks met geluiden. Je hebt immers niet vermeld of er uberhaupt op dat moment geluid wordt afgespeeld.

Het volume is puur een software actie. Ergens in het OS wordt vastgelegd (en in Windows zal dat veelal in de registry zijn) dat geluiden vanaf dat moment op een ander volume afgespeeld moeten worden. Leuke is dat die volumeschuif gewoon een zelfstandig tooltje kan zijn die alleen maar een schuifje toont, de bewegingen van dat schuifje naar een waarde vertaalt, en dat opslaat. Meer gebeurt er niet.

Het wordt pas interessant als er daadwerkelijk op dat moment al muziek wordt afgespeeld. Hoe weet de tool waarmee die muziek wordt afgespeeld dat een ander tooltje net als input heeft gekregen dat de muziek harder of zachter moet? Dan wordt het al wat complexer.

De rest van jouw uitleg is zinloos. Je moet al flink wat basiskennis hebben uitgelegd om jouw vriend duidelijk te maken wat er tussen dat schuifje en de uiteindelijke geluidsproductie allemaal moet gebeuren op het niveau van applicaties, OS, drivers en hardware. Dat doe je niet in een avondje. Computers zijn complex en er gebeurt veel.

Ik kan begrijpen dat een deel van mijn uitleg zinloos is, maar ik probeerde uitleg te geven op Tweakers wat ik heb geprobeerd om uit te leggen aan mijn vriend. Je hebt volkomen gelijk dat je het niet op een avond kan uitleggen. Ik probeer een dataflow te genereren voor mijzelf.

[Sir_Hendro]

Vergeet niet dat je op twee manieren digitaal aan de slag kan gaan. Softwarematig en hardwarematig. Bij softwarematige handelingen wordt het werk door de CPU gedaan. Bij hardwarematige handelingen doet de audio chip al het werk.

Softwarematig:
Handeling per software over de CPU -> Resultaat naar de audio chip -> Direct weer door naar de DAC -> Analoge geluid komt uit jouw speakers.

Zelfde geldt voor games qua softwarematige graphics, CPU rendert alles en stuurt het eindresultaat (frame) door naar de GPU. Dit is dus niet handig bij complex 3D werk omdat de CPU zijn tijd loopt te verklooien terwijl de GPU ligt te slapen. Overigens is een GPU sneller in 3D graphics berekeningen uitvoeren.

Hardwarematig:
Software stuurt instructie direct naar de audio chip -> Resultaat door naar de DAC -> Analoge geluid komt uit jouw speakers.

[ Voor 22% gewijzigd door Sir_Hendro op 21-04-2017 10:39 ]

[Martijn.C.V]

Basically is dit alles wat er gebeurd:


Beide golven hierboven maken indentiek geluid, maar de 2e gewoon harder.

Hoe hoger/lager de golf, des te harder/zachter (er wordt meer/minder lucht verplaatst)
Hoe meer/minder golven in dezelfde ruimte, hoe hoger/lager het aantal hertz (en dus toon hoger/lager) (er wordt sneller/langzamer lucht verplaatst).

De omvormer in je PC (Digital/Analog Converter, oftewel DAC) zet het digitale om in de analoge golven, en knijpt de amplitude(= de hoogte) van de golf van 100% hoogte/volume naar 0% hoogte/volume.

[ Voor 41% gewijzigd door Martijn.C.V op 21-04-2017 10:42 ]

[jeroen3]

Wellicht gaat deze video iets te diep in op de materie, maar Monty Montgomery legt hier keurig uit hoe een digitaal systeem om gaat met analoge signalen.

YouTube: D/A and A/D | Digital Show and Tell (Monty Montgomery @ xiph.org)

[Rmg]

Anders bekijk je de datasheet van een DAC zoals http://www.analog.com/med...on/data-sheets/AD1853.pdf

Je schrijft een volume setting naar een register en je DAC regelt de rest. (versterking/demping van het signaal)

[PT-Scribble]

Martijn.C.V schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 10:38:
Basically is dit alles wat er gebeurd:

[afbeelding]
Beide golven hierboven maken indentiek geluid, maar de 2e gewoon harder.

Hoe hoger/lager de golf, des te harder/zachter (er wordt meer/minder lucht verplaatst)
Hoe meer/minder golven in dezelfde ruimte, hoe hoger/lager het aantal hertz (en dus toon hoger/lager) (er wordt sneller/langzamer lucht verplaatst).

De omvormer in je PC (Digital/Analog Converter, oftewel DAC) zet het digitale om in de analoge golven, en knijpt de amplitude(= de hoogte) van de golf van 100% hoogte/volume naar 0% hoogte/volume.

heel basically... ja dan wel... maar bij distortion ''kap'' je de hoge en lage pieken van de amplitude af omdat je meer vraagt dan gegeven kan worden...

daar kun je weer een heel ander verhaal op los laten

[PinusRigida]

Toch even vermelden: "frequentie" heeft niks met volume te maken maar met golflengtes, het aanpassen van het volume verandert niks aan de golflengte (frequentie) van een geluid maar aan de 'hoogte'/amplitude van elke golf. Wijzigingen in volume worden gegenereerd door meer of minder spanning/druk door de geluidsbron te sturen, de golflengte blijft hetzelfde maar de druk waarmee het geluid wordt uitgezonden verandert.


Verder weet ik totaal niet wat er softwarematig achter zit maar ben wel benieuwd dus ik volg mee...

(Edit: ik val blijkbaar in herhaling, nevermind. In het vervolg wat verder lezen dan TS alleen )

[ Voor 26% gewijzigd door PinusRigida op 21-04-2017 12:57 . Reden: Het is hier al voldoende uitgelegd blijkbaar. ]

[Lustucru]

dion_b schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 09:52:
Wat heeft dit in vredesnaam met processors, moederborden of geheugen te maken

Dit is een softwarevraag, dus hoort het - voorzover het genoeg inzet toont om ergens op GoT te horen - in Softe Goederen. Ik verplaats voorlopig naar Client Software Algemeen, dan kunnen ze daar kijken wat er definitief mee gebeurt.

Ik mis het stukje client software. Het OS verwerkt de userinput en stuurt een opdracht naar de driver die het device weer aanstuurt die op zijn beurt digitale informatie omzet naar een analoog elektrisch signaal dat in de speaker wordt omgezet naar luchtdrukverschillen, die in ons oor worden omgezet naar elektrische signalen om in de hersenen te worden ervaren als geluid. Ergens in die keten zit de vraag van de topcistarter, denk ik.

Vrijdagmiddag pong: stuffis generalis. Voor wetenschap is het nog te vroeg.

[TK2803]

Lustucru schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 14:08:
[...]


Ik mis het stukje client software. Het OS verwerkt de userinput en stuurt een opdracht naar de driver die het device weer aanstuurt die op zijn beurt digitale informatie omzet naar een analoog elektrisch signaal dat in de speaker wordt omgezet naar luchtdrukverschillen, die in ons oor worden omgezet naar elektrische signalen om in de hersenen te worden ervaren als geluid. Ergens in die keten zit de vraag van de topcistarter, denk ik.

Vrijdagmiddag pong: stuffis generalis. Voor wetenschap is het nog te vroeg.

Dit is wel de goede richting iig.
Ik begrijp niet wat jij bedoelt met client software ?
Ik heb geen aantoonbare info, maar ik denk dat het volgende gebeurt:
Het OS verwerkt de input en stuurt een opdracht naar de driver, ik neem aan dat de software drivers worden aanroepen. Deze software drivers zullen via standaard protocollen de data lijn/bus gebruiken, ik neem aan dat op een moederbord bepaalde datalijnen gebruikt worden om verschillende ic's te triggeren. Deze ic's bevatten de nodige instructies en signalen om data door te sturen via datalijnen naar een speaker....
Ik neem aan dat ergens in de dataflow gebruik gemaakt wordt van de DAC.


aub, graag hoor ik van jullie.

[Paul]

• Je volume-widget (laten we voor het gemak uitgaan van een stukje software) is niets anders dan een programmaatje dat die variabele aanpast en een event aftrapt.
• Het audio-framework heeft een listener die naar het event luistert en de nieuwe waarde van de variabele gebruikt.
• Je muziek-afspeel-programma zegt tegen het audio-framework "Ik wil deze muziekstream (decoded MP3, een wav-file, een CDDA-stream, een Youtube filmpje, whatever) afspelen" en streamt de muziek.
• Het audio-framework zoekt uit naar welk afspeelapparaat het geluid moet en stuurt het door naar de driver die bij dat apparaat hoort.
• De driver weet waar het apparaat (adres, eventueel interrupt) uithangt en stuurt de commando's en datastream naar dat apparaat
• Dat apparaat verwerkt de commando's, stelt de gain in en speelt de datastream
• Afhankelijk van de output gaat de datastream hier door een DAC en een versterker(tje) naar de line-out, of naar een SPDIF-uitgang, of over HDMI, of....

Hier zitten uiteraard heel veel stappen tussen, als ik tussen de regels door lees lijk je vooral geïnteresseerd in hoe je computer uitbreidingskaarten (geluidskaart, netwerkkaart etc) aanspreekt?

[Sissors]

Rmg schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 11:06:
Anders bekijk je de datasheet van een DAC zoals http://www.analog.com/med...on/data-sheets/AD1853.pdf

Je schrijft een volume setting naar een register en je DAC regelt de rest. (versterking/demping van het signaal)

De vraag is dan: Als je het volume aanpast, schrijft je OS het nieuwe volume naar de audio chip en doet die de gain instellingen, of, wat ik eigenlijk verwacht, vermenigvuldigt je OS gewoon alle audio samples met een gain factor, die je dan aanpast.

[Sir_Hendro]

Sissors schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 15:44:
[...]

De vraag is dan: Als je het volume aanpast, schrijft je OS het nieuwe volume naar de audio chip en doet die de gain instellingen, of, wat ik eigenlijk verwacht, vermenigvuldigt je OS gewoon alle audio samples met een gain factor, die je dan aanpast.

Dat hangt er dus vanaf zoals ik al eerder zei of men softwarematig of hardwarematig aan de slag gaat. Windows zelf zal via drivers hardwarematig aan de slag gaan en dus doet de audio cpu het werk.

[ Voor 3% gewijzigd door Sir_Hendro op 21-04-2017 15:49 ]

[Rmg]

Sissors schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 15:44:
[...]

De vraag is dan: Als je het volume aanpast, schrijft je OS het nieuwe volume naar de audio chip en doet die de gain instellingen, of, wat ik eigenlijk verwacht, vermenigvuldigt je OS gewoon alle audio samples met een gain factor, die je dan aanpast.

Kan me niet voorstellen dat je dat in het OS oplost om eerlijk te zijn. Waarom zou je die berekeningen op de processor doen als je een DAC op je mobo hebt

[Sissors]

Rmg schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 16:04:
[...]


Kan me niet voorstellen dat je dat in het OS oplost om eerlijk te zijn. Waarom zou je die berekeningen op de processor doen als je een DAC op je mobo hebt

Omdat de berekeningen niet zoveel zullen vergen, en je kan in Windows ook bijvoorbeeld het volume per programma wijzigen. Dat gebeurd ook softwarematig (neem ik aan, tenzij er een hele zooi audiostreams naar de audio chip worden gestuurd en die ze zou combineren, maar dat lijkt mij niet).

[Sir_Hendro]

Je hebt vaak sub audio sporen en een master spoor, ofwel de final mix die naar de geluidskaart wordt gestuurd door Windows. Software gaat meestal lekker aan de slag over de cpu met zijn eigen software mixer.

[Sissors]

Het maar gewoon gegoogled: Windows ondersteund zowel software volume controle en hardware volume controle. En die hardware kan het dan natuurlijk digitaal en analoog doen. MSDN: Software Volume Control Support

[Rmg]

Sissors schreef op vrijdag 21 april 2017 @ 17:42:
Het maar gewoon gegoogled: Windows ondersteund zowel software volume controle en hardware volume controle. En die hardware kan het dan natuurlijk digitaal en analoog doen. MSDN: Software Volume Control Support

Interessant, had het niet verwacht, eens goed doorlezen vant weekend

[LA-384]

Ik ben geen kenner, maar ik heb het alsvolgt begrepen;

Zolang het audiosignaal nog digitaal is (eigenlijk alles binnen de computer), wordt er informatie meegestuurd die bewerkingen van het basissignaal aangeven. Het basissignaal is het betreffende mp3-tje op een bepaald volume (bepaald door de maker van het mp3-tje). Een bewerking kan dan zijn dat dit basissignaal harder of zachter gespeeld moet worden.

In een DAC (geluidskaart, versterker, of chip in de speakers zelf), wordt deze digitale informatie omgezet in een analoog signaal. Volume wordt volgens mij analoog bepaald door de spanning van het signaal. Deze spanning zorgt in de speaker voor een bepaalde uitslag van de conus. Grotere uitslag betekent hoger volume.

Het analoge signaal uit een DAC is echter niet sterk genoeg om een speaker rechtstreeks aan te sturen, dus dit signaal dient versterkt te worden door een versterker. Deze kan extern zijn (denk aan receiver en losse speakers), of intern (denk aan pc speakers die op het lichtnet aangesloten dienen te worden). Een versterker krikt de spanning dus nog verder op, maar alles in verhouding.

Wat je met de volumeschuif in windows dus doet, is instructies aanpassen die aan het digitale basissignaal worden toegevoegd.

Wat je met (sommige) volumeknoppen op de speakers zelf doet, is de versterking van het analoge signaal aanpassen. Volgens mij zijn er ook digitale volumeknoppen (meestal degene die je onbeperkt kunt draaien/indrukken), hierbij wordt er intern weer een vertaalslag gemaakt naar het versterkerdeel.

[ Voor 15% gewijzigd door LA-384 op 22-04-2017 10:24 ]