Implementar um sistema no mundo real: máquina de karaoke

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Aqui está uma olhada em nível de sistema para o modelo de sinais e sistemas de uma máquina de karaoke - um sistema de reprodução de áudio com um alto-falante poderoso que permite que uma pessoa a cantar sobre a música gravada. A interface multimídia inclui uma TV para exibir e atualizar letras como a música progride.

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A partir de um alto nível de sinais e sistemas de ponto de vista, um atributo de projeto particular deste sistema é que ele contém um sensor, um microfone e dois transdutores de áudio (os altifalantes esquerdo e direito).

Ver um diagrama de blocos para esta máquina de karaoke na figura seguinte.

O fluxo de sinal através deste sistema consiste de dois caminhos: um para a música gravada e outro para a voz do cantor que entra no microfone. Os subsistemas do acto máquina de karaoke sobre os dois tipos de sinais de entrada - no presente caso, ambos os sinais aleatórios - para finalmente acabar com os altifalantes, os quais convertem os sinais eléctricos às ondas sonoras de pressão que os ouvidos pode interpretar.

A máquina de karaoke como um sistema tem três sinais de entrada - X_eu(t), X_r(t), E X_m(t) - e dois sinais de saída - y₁(t) e y₂(t). A entrada X_m(t) Representa o sinal de tensão produzida pelo microfone (sensor). As saídas representam o sinal de tensão que impulsiona os alto-falantes (transdutores). As equações do sistema de entrada e saída são

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as constantes G_m, G_eu, e G_r representam fatores que fornecem o seguinte sistema precisa de escala:

• 
  
  
  

  ganho extra para o microfone (um pré-amplificador)

• estágio de saída de alta potência para que os alto-falantes pode produzir a música bonita que karaoke é conhecido por produzir

Botões ou controles deslizantes na interface do usuário também altera as constantes de ganho para ajudar a encontrar um equilíbrio entre a música gravada e os níveis cantor. As equações de entrada-ouput sistema dizer que o sistema é invariante no tempo para constantes fixas ganho, sem memória, e assim causal.

Partindo do princípio de que as constantes de ganho são finitas (o que num sistema prático é o caso), o sistema também é estável. Note que se você levantar e abaixar os parâmetros de ganho (pense controle de volume), o sistema torna-se variável no tempo porque a propriedade do sistema é agora uma função do tempo.

Outras melhorias podem ser aplicados. Por exemplo, o subsistema formado pela via de microfone, G_mX_m(t), Pode ser atualizado para incluir filtragem para baixo e controles de tom agudos. Este filtro é equivalente a um sistema linear invariante no tempo (LTI).

Filtragem introduz memória, para que o sistema não é mais memoryless com este enhancement- mas permanecer prático, o sistema ainda deve permanecer causal. Os efeitos especiais, tais como a reverberação ou eco, pode ser adicionado para o canal de microfone. Um modelo de sistema para o reverb incluiria uma propriedade do sistema para a intensidade do fator de atraso no reverb. Um sistema LTI pode implementar o reverb.

Video: Máquina de Karaoke

Este é apenas um dos inúmeros exemplos de como os sinais e sistemas de modelagem permite que você seja criativo e funcional ao mesmo tempo!