第4章声卡和音箱(精品).ppt
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1、 声卡和音箱构成了计算机系统的音频系统,让计算声卡和音箱构成了计算机系统的音频系统,让计算机可以发出各种美妙的声音,让人们享受多媒体带来的机可以发出各种美妙的声音,让人们享受多媒体带来的快乐。快乐。多媒体计算机是指能综合处理多媒体信息载体的计多媒体计算机是指能综合处理多媒体信息载体的计算机。要想让计算机发出声音,声卡是必不可缺少的设算机。要想让计算机发出声音,声卡是必不可缺少的设备之一。备之一。声音由音高、音量、音色三要素组成。声卡是实现声波声音由音高、音量、音色三要素组成。声卡是实现声波/数字信号转换的硬件设备。音箱则是声音的再现设备。数字信号转换的硬件设备。音箱则是声音的再现设备。2023
2、/4/71 声卡声卡 (Sound Card)(Sound Card):声卡是多媒体技术中最基本的组成:声卡是多媒体技术中最基本的组成部分,是实现声波数字信号相互转换的一种部分,是实现声波数字信号相互转换的一种硬件硬件。声卡的基。声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号通过模数转声音信号通过模数转换器(换器(ADCADC)将声波振幅信号采样转换成一串数字信息)将声波振幅信号采样转换成一串数字信息后存放后存放到计算机中,到计算机中,重放声音重放声音时,这些时,这些数字信息送到数模转换器数字信息送到数模转换器(DACDAC),),以同样的采样频率还原
3、为模拟波形以同样的采样频率还原为模拟波形,待,待放大放大后后输出输出到到耳机耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备,或通过音乐设、扬声器、扩音机、录音机等声响设备,或通过音乐设备数字接口备数字接口(MIDI)(MIDI)使乐器发出美妙的声音。使乐器发出美妙的声音。这一过程需要利这一过程需要利用用脉冲编码调制技术(脉冲编码调制技术(PCMPCM)来实现。来实现。PCM PCM技术的两个要素是采样频率和样本量。技术的两个要素是采样频率和样本量。CDCD唱盘的采样唱盘的采样频率是频率是44.1KHz44.1KHz,这也是,这也是MPCMPC标准的基本要求标准的基本要求。样本量的大小决。样本量的大小决
4、定了声音的动态范围,定了声音的动态范围,普通声卡的样本量一般为普通声卡的样本量一般为1616位位。4.3 声声 卡卡 概概 述述2023/4/72nSP/DIF接口:用于连接外部的音频设备,从该接口:用于连接外部的音频设备,从该接口输出的是纯数字声音信号。接口输出的是纯数字声音信号。4.3.1 声卡的基本构成声卡的基本构成音频接口与性能声卡采用3.5mm立体声模拟信号输出接口,每个接口有2路模拟音频信号输出。主板集成声卡7.1声道接口2023/4/734.3.2 声卡的类型声卡的类型 声卡声卡发展至今,主要分为独立式声卡、集成式和发展至今,主要分为独立式声卡、集成式和USB式三种式三种接口类型
5、,以适用不同用户的需求,三种类型的产品各有优缺点。接口类型,以适用不同用户的需求,三种类型的产品各有优缺点。集成声卡占据了市场主流集成声卡占据了市场主流,独立声卡成了音乐发烧友的高端产品。,独立声卡成了音乐发烧友的高端产品。独立式声卡:独立式声卡:独立声卡为音乐发烧友的高端产品;接口主要为独立声卡为音乐发烧友的高端产品;接口主要为PCI式。式。集成式:集成式:此类产品的相关电路和芯片都集成在此类产品的相关电路和芯片都集成在主板主板上,具有不占上,具有不占用用PCI接口、成本低廉、兼容性更好等优势,能够满足普通用户接口、成本低廉、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。的绝大多数音
6、频需求。集成声卡占据了市场主流集成声卡占据了市场主流集成声卡占据了市场主流集成声卡占据了市场主流;USB式声卡:式声卡:是创新公司独家推出的一个新兴事物,它通过是创新公司独家推出的一个新兴事物,它通过USB接口与接口与PC连接,具有使用方便、便于移动等优势。但这类产品主连接,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,如连接要应用于特殊环境,如连接笔记本笔记本实现更好的音质等。目前市场实现更好的音质等。目前市场上的外置声卡并不多见。上的外置声卡并不多见。集成声卡集成声卡 独立声卡独立声卡 USBUSB声卡声卡集成声卡设计规范:AC97AC97和HADHAD。AC97采用软件和硬
7、件混合处理音频技术。HADHAD支持设备感知和接口定义功能支持设备感知和接口定义功能,每个接口的功能可以随意设定。2023/4/741.数字音频采样频率数字音频采样频率 数字音频采样频率是指把模拟的音频信号转换成数字音频采样频率是指把模拟的音频信号转换成数字信号,并存放在存储器中的过程。由于数字表示数字信号,并存放在存储器中的过程。由于数字表示的声音是断续的,把模拟量转换成数字量时,每隔一的声音是断续的,把模拟量转换成数字量时,每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值,称之为个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值,称之为采样,其时间间隔称为采样周期。常见的抽样频率有采样,其时间间隔称为采样
8、周期。常见的抽样频率有8 8kHzkHz,11.025kHz11.025kHz,22.05kHz22.05kHz,16kHz16kHz,37.8kHz37.8kHz,44.1kHz44.1kHz(CDCD),48k48k(DVDDVD)HzHz等。等。4.3.3 声卡的性能指标声卡的性能指标 声卡输出音质的好坏取决于声卡的性能高低,声卡输出音质的好坏取决于声卡的性能高低,而声卡的性能高低则主要由下面一些指标来决定。而声卡的性能高低则主要由下面一些指标来决定。2023/4/752.声音采样位数声音采样位数 采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越
9、大,解析度就越高,录制和回放的声音这个数值越大,解析度就越高,录制和回放的声音就越真实。就越真实。声卡的位数是指声卡在采集和播放声音文件时声卡的位数是指声卡在采集和播放声音文件时所使用的数字声音信号的二进制位数,声卡的采样所使用的数字声音信号的二进制位数,声卡的采样位数客观地反映了数字声音信号对输入声音信号描位数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述的准确程度。如今市面上所有的主流产品都是16位的声卡,位的声卡,16位声卡能把输入的声音信号分为位声卡能把输入的声音信号分为64K(216=64)个精度单位进行处理,可比较真实个精度单位进行处理,可比较
10、真实地还原声音信息。地还原声音信息。2023/4/763.支持的声道数支持的声道数 声卡主要有三种,即单声道、立体声和环绕声卡主要有三种,即单声道、立体声和环绕声,现在的声卡大多是支持环绕立体声的。声,现在的声卡大多是支持环绕立体声的。支持多声道是选购声卡的重要指标,支持的支持多声道是选购声卡的重要指标,支持的声道数越多,再配合相应的音箱,可以让听众感声道数越多,再配合相应的音箱,可以让听众感觉好像被包围在一个音场中,为听众带来不同方觉好像被包围在一个音场中,为听众带来不同方向的声音环绕,可以获得身临其境的听觉感受。向的声音环绕,可以获得身临其境的听觉感受。如今多声道技术已经广泛融入于各类中高
11、档声卡如今多声道技术已经广泛融入于各类中高档声卡的设计中,现在声卡至少应该支持的设计中,现在声卡至少应该支持6声道,有的声声道,有的声卡甚至可以支持卡甚至可以支持10声道。声道。2023/4/774.波表合成波表合成 波表波表(WAVE TABLE)是波形表格的意思,是波形表格的意思,它是将各种真实乐器所能发出的声音(包括各个它是将各种真实乐器所能发出的声音(包括各个音域、声调)录制下来,存储为一个波表文件。音域、声调)录制下来,存储为一个波表文件。播放时根据播放时根据MIDI文件记录的乐曲信息向波表发出文件记录的乐曲信息向波表发出指令,从指令,从“表格表格”中逐一找出对应的声音信息,经中逐一
12、找出对应的声音信息,经过合成加工后回放出来。由于它采用的是真实乐过合成加工后回放出来。由于它采用的是真实乐器的采样,所以效果自然要好于器的采样,所以效果自然要好于FM。一般波表的一般波表的乐器声音信息都以乐器声音信息都以44.1kHz、16bit的精度录制,以的精度录制,以达到最真实的回放效果。理论上,波表容量越大达到最真实的回放效果。理论上,波表容量越大合成效果越好。合成效果越好。2023/4/785.MIDI规格规格 电子乐器数字化接口,是一组由电子乐器数字化接口,是一组由MIDI生产商生产商协会(协会(MIDI Manufacturers Association)制定给制定给所有所有MI
13、DI仪器制造商的音色及打击乐器排列表。仪器制造商的音色及打击乐器排列表。它包括它包括128个标准音色和个标准音色和81个打击乐器排列。个打击乐器排列。6.数字信号处理数字信号处理 数字信号处理(数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)是指声卡中专门处理声音效果的芯片,常常是指声卡中专门处理声音效果的芯片,常常又被称为效果器,由于价格比较昂贵,通常只在高又被称为效果器,由于价格比较昂贵,通常只在高档的声卡中才有。如果对声卡声音的产生及录制有档的声卡中才有。如果对声卡声音的产生及录制有专业要求,可以考虑使用带有专业要求,可以考虑使用带有DSP的声卡。的声卡。202
14、3/4/797.复音数复音数所谓所谓“复音复音”是指是指MIDI乐曲在一秒钟内发出的最乐曲在一秒钟内发出的最大声音数目。波表支持的复音值如果太小,一些大声音数目。波表支持的复音值如果太小,一些比较复杂的比较复杂的MIDI乐曲在合成时就会出现某些声部乐曲在合成时就会出现某些声部被丢失的情况,直接影响到播放效果。如今的波被丢失的情况,直接影响到播放效果。如今的波表声卡大多提供表声卡大多提供64以上的复音值,而多数以上的复音值,而多数MIDI的的复音数都没有超过复音数都没有超过32,所以波表声卡音色丢失现,所以波表声卡音色丢失现象不会发生。象不会发生。2023/4/7108.信噪比信噪比 信噪比(信
15、噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)是一是一个诊断声卡抑制噪声能力的重要指标。通常,有个诊断声卡抑制噪声能力的重要指标。通常,有用信号与噪声信号功率的比值就是用信号与噪声信号功率的比值就是SNR,单位单位是是dB。SNR值越大则声卡的滤波效果越好。按照微值越大则声卡的滤波效果越好。按照微软在软在PC98中的规定,中的规定,SNR至少要大于至少要大于93dB才符合才符合标准。从标准。从AC97开始,声卡中的开始,声卡中的ADC,DAC必须必须与混音器及数字音效芯片分离。与混音器及数字音效芯片分离。2023/4/7111.选则集成还是独立声卡选则集成还是独立声卡 声音表现是一
16、种非常主观、个人化的感受,一块声卡声音表现是一种非常主观、个人化的感受,一块声卡的音响效果,对某个人来说,认为音效表现很好,但对另的音响效果,对某个人来说,认为音效表现很好,但对另一个人就并非如此,一个人就并非如此,如果对声音效果的要求不高,那么可如果对声音效果的要求不高,那么可以选择使用主板上的集成声卡,现在大多数主板都包含有以选择使用主板上的集成声卡,现在大多数主板都包含有集成声卡,并且大多都是集成声卡,并且大多都是6声道以上的,音质效果也非常不声道以上的,音质效果也非常不错。如果对音质的要求比较高,可以考虑采用高档的独立错。如果对音质的要求比较高,可以考虑采用高档的独立声卡。声卡。4.3
17、.4 声卡选购指南声卡选购指南 美妙的音乐令人陶醉,因此计算机音频系统美妙的音乐令人陶醉,因此计算机音频系统的选择也很重要。下面将介绍计算机的音频系统的选择也很重要。下面将介绍计算机的音频系统的组成部分之一的组成部分之一声卡的选购。声卡的选购。2023/4/7122.选择合适的声音处理芯片选择合适的声音处理芯片 声音处理芯片是声卡的灵魂。好的声音处理芯片不声音处理芯片是声卡的灵魂。好的声音处理芯片不仅回放效果出色,而且还能进一步过滤噪声、杂波等。仅回放效果出色,而且还能进一步过滤噪声、杂波等。如创新的如创新的EMU10K1和和EMU10K2就属于顶级的声音处就属于顶级的声音处理芯片。如果声卡方
18、面的预算不多,可以购买采用理芯片。如果声卡方面的预算不多,可以购买采用CMI8738,YMF-724/744等声音处理芯片的声卡。等声音处理芯片的声卡。3.注意声卡的做工注意声卡的做工 在声卡中要同时处理数字信号和模拟信号,而模在声卡中要同时处理数字信号和模拟信号,而模拟信号易受到机箱内的电磁波干扰,造成声卡输出的拟信号易受到机箱内的电磁波干扰,造成声卡输出的音频信号产生噪声。做工精良的声卡可有效地屏蔽这音频信号产生噪声。做工精良的声卡可有效地屏蔽这些噪声,使从音箱发出的声音尽量纯净。些噪声,使从音箱发出的声音尽量纯净。2023/4/7134.试试 听听 在选购声卡时,应该在现场或提供的演示场
19、在选购声卡时,应该在现场或提供的演示场合配合选配的音箱试听,以确定声卡的音质是否合配合选配的音箱试听,以确定声卡的音质是否符合自己的聆听习性。符合自己的聆听习性。同时应根据所欣赏的条件,适当选配多声道同时应根据所欣赏的条件,适当选配多声道的音箱,如用于经常观赏的音箱,如用于经常观赏DVD影片的话,则必须影片的话,则必须挑选支持挑选支持5.1声道的声卡,同时还必须注意声卡要声道的声卡,同时还必须注意声卡要支持支持AC-3信号,要有信号,要有AC-3信号输出,以便于后级信号输出,以便于后级AC-3解码器的处理。解码器的处理。2023/4/7144.4 音音 箱箱 概概 述述 音箱器材包括音箱器材包
20、括音频功放音频功放和和音箱音箱这两大类产品,功这两大类产品,功放负责将放负责将CD、DVD、等音源信号进行解码并放大功、等音源信号进行解码并放大功率,然后将处理过的信号通过音箱率,然后将处理过的信号通过音箱连接线连接线传输至音箱,传输至音箱,音箱所要负责的就是重放声音。音箱所要负责的就是重放声音。音箱分有源音箱和无源音箱音箱分有源音箱和无源音箱,一般来说,有源音,一般来说,有源音箱由于在箱体内内置了功放电路,所以单独的电源为箱由于在箱体内内置了功放电路,所以单独的电源为其功放电路提供电力支持,不过它们的运作方式是一其功放电路提供电力支持,不过它们的运作方式是一样的。样的。电脑音箱多使用有源音箱
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