Implementieren Sie ein Real-World-System: Karaoke-Maschine

Hier ist ein System-Level-Blick auf die Signale und Systeme Modell einer Karaoke-Maschine - ein Audiowiedergabesystem mit einem leistungsstarken Lautsprecher, die eine Person über aufgenommene Musik zu singen können. Eine Multimedia-Schnittstelle verfügt über einen TV anzuzeigen und zu aktualisieren Texte wie die Musik fortschreitet.

Aus einer High-Level-Signale und Systeme Sicht eine besondere Konstruktion Attribut dieses Systems ist, dass es einen Sensor enthält, ein Mikrofon und zwei Audio-Wandler (die linken und rechten Kanal).

Sehen Sie ein Blockdiagramm für diese Karaoke-Maschine in der folgenden Abbildung.

Der Signalfluss durch dieses System besteht aus zwei Wege: eine für die Musikaufnahmen und die andere für die Stimme des Sängers, die das Mikrofon tritt. Die Subsysteme der Karaoke-Maschine wirken auf den beiden Eingangssignaltypen - in diesem Fall sind beide Zufallssignale - um schließlich an den Lautsprechern am Ende, die die elektrischen Signale umwandeln Druck auf Schallwellen, die Ihre Ohren interpretieren kann.

Die Karaoke-Maschine als System hat drei Eingangssignale - x_l(t), x_r(t), und x_m(t) - Und zwei Ausgangssignale - y₁(t) und y₂(t). Die Eingabe x_m(t) Das Spannungssignal von dem Mikrophon (Sensor erzeugt wird). Die Ausgänge stellen das Spannungssignal, das die Lautsprecher (Wandler) antreibt. Das System Eingangs-Ausgangsgleichungen

die Konstanten G_m, G_l, und G_r repräsentieren Skalierungsfaktoren, die das folgende System zur Verfügung stellen muss:

• Zusätzliche Verstärkung für das Mikrofon (ein Vorverstärker)

• Hochleistungsendstufe, so dass die Lautsprecher können die schöne Musik zu produzieren, dass Karaoke ist bekannt, zu produzieren

Knöpfe oder Schieberegler auf der Benutzeroberfläche ändern auch die Verstärkungskonstanten ein Gleichgewicht zwischen den aufgezeichneten Musik und die Sänger Ebenen zu helfen. Die Systemeingabe-ouput Gleichungen Ihnen sagen, dass das System zeitinvariant für feste Verstärkungskonstanten ist, gedächtnislose und damit kausal.

Unter der Annahme, dass die Verstärkungskonstanten endlich sind (was in einem praktischen System der Fall ist), ist das System stabil. Beachten Sie, dass, wenn Sie die Verstärkungsparameter heben und zu senken (man denke Lautstärkeregler), wobei das System zeitlich veränderliches wird, da die Eigenschaft des Systems jetzt eine Funktion der Zeit ist.

Weitere Verbesserungen können angewendet werden. Beispielsweise das Untersystem von dem Mikrofon Stoffwechselweg gebildet, G_mx_m(t) Können aufgerüstet werden Filter für Bass und Höhen sind Klangregler. Dieser Filter ist äquivalent zu einer linearen zeitinvarianten Systems (LTI).

Filterung führt Speicher, so dass das System nicht mehr mit diesem gedächtnis enhancement- aber praktisch zu bleiben, wobei das System weiterhin kausalen bleiben muss. Spezialeffekte, wie Hall oder Echo, kann an den Mikrofonkanal hinzugefügt werden. Ein Systemmodell für das Reverb würde eine Systemeigenschaft für die Intensität des Verzögerungsfaktor in der Hall umfassen. Ein LTI-System kann die Hall implementieren.

Dies ist nur eines von unzähligen Beispielen, wie Signale und Systeme Modellierung ermöglicht zugleich kreativ und funktional zu sein!