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第八章第八章 声卡与音箱声卡与音箱第一节第一节 声声 卡卡第二节第二节 音音 箱箱 本章小结本章小结习题八习题八第一节第一节 声声 卡卡声卡其实就是一个将数字信号转化成模拟信号或者将模拟信号转化成数字信号的集成电路板，因为计算机上存储的数据都是数字信号，而人耳听到由音箱发出的声音是模拟信号，所以声音信号要存到计算机上时，需要把模拟信号的声音通过声卡的声音处理芯片转化成数字信号；而计算机上存储的音乐文件也要通过声音处理芯片转化成模拟信号输出到音响设备中。一、声卡的结构一、声卡的结构声卡的主要组成部分有声音处理芯片、CODEC数/模转换芯片、总线端口和音频接口。1声音处理芯片声音处理芯片是声卡的核心部分，通常是声卡上面积最大的那一块芯片，上面标注着产品的商标、型号、生产日期、编号、生产厂商等重要信息。它其实是一块DSP数字处理芯片，负责大部分的运算任务，包括对音频信息的采样、录制、回放等，如图8.1.1所示为Audigy2的主芯片，它直接决定着声卡所能支持的声道数、采样位数和采样频率。生产声卡芯片的厂家主要有CREATIVE，ES，AU，YMH，OPTI，ESS等，其中新加坡的CREATIVE是声卡的创始者。2CODEC数/模转换芯片CODEC数/模转换芯片主要负责将主芯片输出的数字音频信号转化为模拟信号输出，并将声卡输入的模拟音频信号转化为数字音频信号输入主芯片。图8.1.1 Audigy2的主芯片3总线端口声卡插入主板的一端称为总线端口，它是计算机与声卡交换信息的桥梁。声卡的总线方式有两种，即ISA总线与PCI总线。由于PCI总线的传输速率高并且可以支持更多的3D音效，所以，现在的声卡大部分都采用PCI总线方式。4音频接口声卡上有许多音频接口，包括Line in接口、MIC In接口、Speaker Out、Line Out接口和MIDI及游戏摇杆接口，如图8.1.2所示为声卡的接口。图8.1.2 声卡的接口（1）Line in（线性输入）接口。Line in接口主要用于将磁带或其他介质上的声音信号输入到声音处理芯片中，经过处理后，由声卡输出到音响设备中。该接口通常连接音响设备，如CD、功放、彩电等Line Out 端口。（2）MIC In（麦克风输入）接口。MIC In接口用于连接麦克风，将语音传输到声卡中。（3）Speaker Out（扬声器输出）接口。Speaker Out接口用于连接音箱或功放器等，负责将声卡产生的模拟音频信号经过声卡内置的功放芯片放大后输出到音箱等音效设备中。（4）Line Out（线性输出）。Line Out接口是用来连接音箱或者功放器的接口，其主要的功能和Speaker Out一样，不过Line Out输出的音频信号来自DAC（数/模转换器），不经过内置功率放大芯片的放大，用于连接有源音箱。如果声卡上的输入、输出端口是3个，其Speaker Out和Line Out是共用的。（5）MIDI及游戏摇杆接口。此接口是一个15 Pin的D型连接器，用来连接键盘、电子琴等电子乐器，也用来连接游戏操纵杆、游戏手柄、方向盘等外接游戏控制器。二、声卡的分类二、声卡的分类按输出特性，声卡可以分为2声道声卡、4声道声卡、6声道声卡、8声道声卡和支持数字I/O声卡。按照在电脑里的位置，声卡可以分为主板集成声卡（板载声卡）、板卡声卡以及外置声卡，以满足不同的用户需求。1板卡式板卡式产品是现今市场上的主要产品，产品涵盖低、中、高各档次，售价从几十元至上千元不等。早期的板卡式产品多为ISA接口，由于此接口总线带宽较低、功能单一而且占用系统资源过多，目前已被淘汰；PCI则取代了ISA接口成为目前的主流，它们拥有更好的性能及兼容性，支持即插即用，安装使用都很方便。2集成式虽然板卡式产品的兼容性、易用性及性能都能满足市场需求，但为了追求更为廉价与简便，集成式声卡出现了。此类产品集成在主板上，具有不占用PCI接口、成本更为低廉、兼容性更好等优势，能够满足普通用户的绝大多数音频需求，受到广大用户的青睐。而且集成声卡的技术也在不断进步，PCI声卡具有的多声道，低CPU占有率等优势也相继出现在集成声卡上，并由此占据了市场主导地位。3外置式声卡外置式声卡是创新公司独家推出的新产品，它通过USB接口与电脑连接，具有使用方便、便于移动等优势。但这类产品主要应用于特殊环境，如连接笔记本实现更好的音质等，外置式声卡如图8.1.3所示。图8.1.3 外置式声卡3种类型的声卡中，集成式产品价格低廉，技术日趋成熟，占据了较大的市场份额。随着技术进步，这类产品在中低端市场有很好的前景；PCI声卡将继续成为中高端声卡领域的中坚力量，毕竟独立板卡在设计布线等方面具有优势，更适于音质的发挥；而外置式声卡的优势与成本对于家用PC机来说并不明显，仍是一个填补空缺的边缘产品。三、声卡的技术指标三、声卡的技术指标声卡的主要作用是对声音信息进行处理，将数字信号和模拟信号两者之间相互转换，从而实现声音的录入和还原。下面简单介绍影响声卡的主要性能指标。1采样的位数采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。电脑中的声音文件是用数字0和1来表示的。所以在电脑上录音的本质就是把模拟声音信号转换成数字信号。反之，在播放时则是把数字信号还原成模拟声音信号输出。声卡的位是指声卡在采集和播放声音文件时所使用数字声音信号的二进制位数。声卡的位客观地反映了数字声音信号对输入声音信号描述的准确程度。如今市面上所有的主流产品都是16位声卡，功能最为强大的声卡系列Sound Blaster Live，采用EMU10K1芯片，虽然号称可以达到32位，但是它只是建立在Direct Sound加速基础上的一种多音频流技术，其本质还是一块16位的声卡。应该说16位的采样精度对于电脑多媒体音频而言已经绰绰有余了。2采样的频率采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。在当今的主流声卡中，采样频率一般分为22.05 kHz，44.1 kHz，48 kHz 3个等级，22.05 kHz只能达到FM广播的声音品质，44.1 kHz则是理论上的CD音质界限，48 kHz则更加精确一些。对于高于48 kHz的采样频率人耳已无法辨别出来了，所以在电脑上没有多少使用价值。3CPU占用率CPU占用率也是衡量一块声卡性能的重要指标。当我们用声卡进行混音调节、欣赏MIDI音乐等操作时，都会或多或少地占用CPU资源。测试声卡的CPU占用情况一般使用的是Audio Bench 99，此软件可以准确测出声卡的CPU占用率的实际数值。4声道数量声卡一般可以分为双声道声卡、四声道声卡、5.1声道声卡、6.1声道声卡、8.1声道声卡等几种类型。声道越多声音的定位效果就越好，尤其是在一些游戏声音中表现更加明显。5信噪比声卡的信噪比就是声卡抑制噪音的能力，单位是分贝。在正常工作状态，信噪比等于有用信号的功率和噪音信号功率的比值，信噪比的值越大说明声卡的滤波性能越好，声音听起来就越清晰。四、声卡的选购四、声卡的选购目前，个人电脑的需求已经越来越多地转向了休闲娱乐方面，例如用电脑看VCD，打游戏等。声音是多媒体表现中极为重要的一个环节，因此声卡也成为电脑必备的零部件。随着DVD应用的日渐普及，要想达到多声道的剧院级音场效果，声卡的表现以及是否支持多声道输出是相当重要的。1使用集成声卡还是PCI声卡目前，几乎所有的主板上都有板载的集成声卡，随着技术的成熟和CPU性能的不断提升，不论是集成硬声卡还是软声卡的性能都有了质的飞跃，已不再是低性能的代名词了，软声卡对CPU资源的占用率几乎到了可以忽略不计的程度了。因此，在选购PCI声卡之前应先了解一下自己主板上采用的是何种集成声卡，并实际试听一下集成声卡的效果，如果集成声卡确实不能满足自己的需求，再考虑购买PCI声卡。2按需选购大体来讲，用户买声卡无非有这几类用途：一类是普通的应用，如听听CD、看看VCD，偶尔玩一些比较简单的游戏之类，这类用户选用一般的廉价声卡就可以了；还有一种应用就是游戏玩家，由于3D音效已经开始成为潮流，因此不管这类用户玩不玩3D游戏，为了将来的应用方便，还是应尽量购买带3D音效功能的声卡，当然这类声卡本身又有中低档之分，需要进一步细分选择；另一类就是比较专业的用户，如小型或个人的音乐工作室等，这类用户对声卡自有一套独特的要求，如输入输出接口，SNR和THD等，这些用户一般对音频技术比较了解，所以也比较好办；还有一类就是狂热的发烧友，他们往往追求的是功能最多，性能最强的声卡。五、提高声卡音效的技巧五、提高声卡音效的技巧声卡的音质和电磁干扰大小有很大的关系，在安装声卡时，要尽量远离其他设备，不仅如此，还可以再通过其他途径来提高声卡的音效。1远离干扰源电脑中产生电磁干扰的设备很多，如CPU、显卡等，而声卡的音质与电磁干扰大小关系很大，在安装声卡的时候，尽量本着远离其他设备的原则，回避干扰，只要声卡和主板不存在冲突，声卡应该安装在最外围的PCI插槽上。某些主板提供了一个特殊的PCI插槽，使用了更好的滤波电容等，如果是这种主板，应优先考虑这条插槽。2加装屏蔽罩只要声卡是内置的，就无法逃避干扰，如果需要获得更好的音质，可以加装屏蔽罩。只要能够将声卡全部包住就可以，注意千万别短路。此外，金属屏蔽罩一定要接地，否则起不到任何屏蔽作用。3选择正确的驱动程序声卡的音质还会受其驱动程序的影响，AU8830声卡在Windows 98下的声音效果比在 Windows 2000下好很多，SB Live!安装不同版本的驱动程序音质也不相同。因此，选择一款合适的驱动程序非常重要，对于SB Live!用户，建议使用KX Driver以及康柏Audigy/Live!二合一的驱动包。4多声道的妙用不少用户既用音箱又用耳机，但大部分声卡并没有带独立的耳机输出，经常插拔音频线非常烦琐。其实多声道可以让耳机和音箱同时接在声卡上，而不会互相影响。分别将耳机和音箱接在声卡前置或后置接口上即可。然后在声卡驱动设置面板中选择关闭前置或后置来选择用音箱还是用耳机来欣赏音乐，这样就不用为插拔插头而烦恼了。第二节第二节 音音 箱箱 音箱是将电信号还原成声音信号的一种装置，还原出声音的真实性将作为评价音箱性能的重要标准。有源音箱就是带有功率放大器（即功放）的音箱系统。把功率放大器和扬声器发声系统做成一体，可直接与一般的音源（如随身听、CD机、影碟机、录像机等）搭配，构成一套完整的音响组合。有了有源音箱，就无须另购功率放大器，不再为合理选配功放、音箱而发愁，操作简便，其极高的性能价格比，为广大消费者所普遍接受。一、音箱的组成一、音箱的组成通常情况下，音箱都是成对使用，其中分为主音箱与副音箱，在主音箱上有开关、各种调节钮以及指示灯等。音箱是由箱体、电源、功率放大器和扬声器等几个部分组成，如图8.2.1所示。图8.2.1 音箱外观1箱体常见的电脑多媒体音箱主要为塑质音箱和木质音箱。塑质音箱的音质一般，价格比较便宜，只可以满足电脑音效的基本要求；木质音箱相对于塑质音箱来说是高档一点的音箱，它所采用的木质复合的中高密度板，厚度在10 mm以上。由于材料比较好，再配上优质的扬声器和功率放大器可以提供较好的音质。2电源电脑多媒体音箱的内部电路一般采用低电压电路，所以需要一个将高电压转换为低电压的变压器，然后用2个或4个二极管将交流电转换为直流电，最后用大小电容对电压进行滤波从而使输出电压趋于平缓。3功率放大器功率放大器主要由前级运放与后级功放两部分组成。前级运放的功能是增大电压，为功率放大做准备，预先将输入信号的电压幅度放大到功率放大要求的最小值以上，除了对频率范围和失真度要求外，更重要的就是对放大倍数的要求。4扬声器通常的木质音箱和较好的塑质音箱都采用二分频技术，即由高、中音两个扬声器来实现整个频率范围内的声音回放，而一些被用来实现环绕功能的塑质音箱所采用的是全频带扬声器，就是用一个喇叭来实现整个音域内的声音回放。二、音箱的性能指标二、音箱的性能指标衡量音箱的性能指标，主要有以下几个方面：（1）防磁。为了防止音箱对周围环境的干扰，要求防磁性能要强。这是音箱最基本的一项性能指标。（2）频率范围与频率响应。频率范围是指音箱最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围，单位为赫兹（Hz）。频率响应是指将一个恒电压输出的音频信号与音箱系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而增大或衰减以及相位随频率而发生变化的现象，单位为分贝（dB）。这是考察音箱性能优劣的一个重要指标。分贝值越小，说明音箱的频率响应曲线越平坦，失真越小，性能越高。（3）失真度。失真分为谐波失真、互调失真以及瞬间失真。失真度越小，音质越好。（4）信噪比。音箱的信噪比是指音箱回放的正常声音信号强度与噪声信号强度的比值，当然是越高越好。信噪比低时，小信号输入时噪音严重，容易影响音箱的音质。（5）输出功率。输出功率是指功放所能提供的输出功率。它决定了音箱所能发出的最大声强。国际上规定音箱功率有两种，即额定功率和峰值功率。在选购音箱时，主要是看额定功率而不是峰值功率。音箱的功率越大越好。（6）阻抗。阻抗指的是扬声器输入信号的电压与电流的比值。音箱的输入阻抗有低阻抗与高阻抗两种，低于8 的是低阻抗，高于16 的是高阻抗，音箱的标准阻抗是8。（7）灵敏度。灵敏度是指能产生全功率输出时的输入信号。输入信号越低，灵敏度就越高。灵敏度每差3 dB，输出的声压就相差一倍。普通音箱的灵敏度一般在7080 dB，有些高档的音箱可以达到8090 dB以上。三、音箱的选购三、音箱的选购目前在中低档市场方面，虽然木质音箱代替塑质音箱已成为一种趋势，但是以创新为代表的 PC Works系列音箱作为塑质音箱的代表，在音箱市场中仍占有一席之地。塑质音箱虽在音质音色上没有过多的优势，但它以多样的造型、多彩的颜色和极低的价位在初装机用户和OEM的整机市场上受到欢迎。对于大多数家庭和多媒体发烧友用户而言，木质音箱正是他们想要的，这也将成为今后音箱发展的一种趋势和方向。在选购音箱时，应注意以下几方面的因素：（1）查看音箱标识的技术性能参数。技术参数虽然不能完全说明音箱的性能，但通过它可以了解音箱的基本情况。（2）动手了解音箱的做工。在购买音箱时可以动手敲击箱体，通过发出的声音是否清脆或者发闷来了解箱体采用何种材料，厚度如何。一般来说，塑质音箱容易做成各种漂亮的形状，但整体强度较小，容易产生影响音质的谐振；而密度板和木板则是音箱箱体制作的优质材料，虽然造型比较古板，但却能提供优美音质。对于采用同一种材料的音箱来说，音箱壁越厚，有害谐振就越少，更容易实现出色的音响效果。用手掂一掂音箱的份量。品质优良的音箱由于在箱体、扬声器、分频器以及防磁方面都采用了份量足的原料，因此它的重量不会太轻。另外还要打开防尘罩，用手试试音箱采用了什么材质的扬声器单元。通过触摸来了解音箱的做工。塑质音箱应该摸一下压模的接缝是否严密、打磨是否光滑；如果是密度板或原木所做的音箱，应该摸一下表面的贴皮是否平滑，接缝处是否有突起。最后试听音箱效果，将音量调到最大时用手摸一下音箱，如果感到箱体震动非常厉害，这种音箱最好不要购买。因为有一些音箱会在快节奏或大音量的情况下发生震动，导致声音模糊不清。本章小结本章小结本章介绍了声卡和音箱的结构、分类、技术指标和选购，通过本章的学习，读者就可以选择一款好的音频设备，并能真正体会到电脑在应用与娱乐方面的重要作用。习题八习题八一、填空题1按照声卡在电脑里安装的位置不同，可分为主板集成声卡（板载声卡）、板卡声卡和外置声卡3种。2普通音箱的灵敏度一般在70-80 dB，有些高档的音箱可以达到90 以上。3常见的电脑多媒体音箱主要为塑制 音箱和木质 音箱。二、选择题1集成式声卡和板卡式声卡相比，其特点是（A ）。A成本低、兼容性好 B在音质和功能上要比板卡式声卡差得多 C工作时会占用一部分系统资源 D集成式声卡的芯片是由主板厂商决定的，用户的选择范围较小2音箱的标准阻抗是（A ）。A8 B6 C16 D18 三、简答题1简述声卡的结构。2目前声卡主要分为哪几种接口？3如何选购声卡？4音箱主要由哪几个部分组成？5衡量音箱的性能指标是什么？