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第07章 声卡和音箱

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第07章 声卡和音箱null计算机应用与维护计算机应用与维护授课人 魏飞null本章要点  声卡的分类、结构、AC'97标准及工作原理  主流音箱和声卡的选购及其故障分析  独立声卡、集成声卡驱动程序的安装方法null7.1 声卡、音箱的简介. 7.2 声卡 7.2.1 声卡的分类及结构 7.2.2 声卡的基本工作原理 7.2.3 AC’ 97标准 7.2.4 板载声卡 7.2.5 声卡的主要参数 7.2.6 常见声卡处理芯片 7.3 音箱 7.3.1 音箱的分类 7.3.2 多媒体音箱的结构 7.3.3 音箱的主要性...
第07章 声卡和音箱
null计算机应用与维护计算机应用与维护授课人 魏飞null本章要点  声卡的分类、结构、AC'97及工作原理  主流音箱和声卡的选购及其故障分析  独立声卡、集成声卡驱动程序的安装方法null7.1 声卡、音箱的简介. 7.2 声卡 7.2.1 声卡的分类及结构 7.2.2 声卡的基本工作原理 7.2.3 AC’ 97标准 7.2.4 板载声卡 7.2.5 声卡的主要参数 7.2.6 常见声卡处理芯片 7.3 音箱 7.3.1 音箱的分类 7.3.2 多媒体音箱的结构 7.3.3 音箱的主要性能参数null7.4 声卡、音箱的选购 7.5 声卡、音箱的新技术介绍 7.5.1 声卡 7.5.2 音箱 7.6 声卡、音箱常见故障分析与处理 7.7 实验及实训 7.7.1 实验及实训1-声卡的安装及音响的连接 7.7.2 实验及实训2-安装声卡的驱动程序 7.7.3 实验及实训3-网上查询 7.8 本章小结 7.9 习 7.10习题参考答案null7.1 声卡和音箱的简介 声卡是构成多媒体计算机的主要组成部分,通过它处理声音信息并传输给音箱或耳机,还原成人耳能够识别的声音,还可以通过话筒录音,将模拟信号转换为数字信号存储在计算机中。而音箱是对声音进行放大和润色的外部输出设备。null7.2 声卡 7.2.1 声卡的分类与结构 1.声卡的分类 声卡的分类方式很多,下面介绍几种最常用的分类方法。 (1)按声卡是否独立 (2)按声卡与主机的接口 (3)按声卡的功能 (4)按声卡采样位数null(1)按声卡是否独立 按照声卡是否独立,声卡可分为独立声卡(扩展卡型声卡)与板载声卡,板载声卡又可分为硬声卡与软声卡。null(2)按声卡与主机的接口 按照声卡与主机的接口,声卡可分为ISA声卡(已淘汰)、PCI声卡(是目前主流声卡)和USB声卡(外置)。null(3)按声卡的功能 按照声卡的功能,声卡可分为单声道声卡、准立体声声卡和真立体声声卡。null(4)按声卡采样位数 按照声卡采样位数,声卡可分为16位、32位和64位。null2.声卡的结构 虽然声卡的生产厂家很多,但其主要组成结构却是相同的。如图7-1所示,声卡主要由数字信号处理器DSP(Disgital Signal Processor,数字信号处理)、模数与数模转换芯片Codec、功率放大器、总线接口和输入输出连接端口等部件组成。null图7-1 声卡的结构图功率放大器芯片DSP芯片线内部连线接口codec芯片 线PCI接口输入输出连接端口null(1)数字信号处理器DSP 声卡的DSP芯片是声卡的核心部件,它基本上决定了声卡的性能和档次,它的功能主要是对数字化的声音信号进行各种处理。如声波取样和回放控制、处理MIDI(Musical Instrument Digital Interface,乐器数字接口)等指令。有些DSP采用可编程芯片,通过升级驱动程序增加新的功能。AC'97软声卡则是以CPU和南桥芯片协同工作代替DSP的作用。null(2)模数与数模转换芯片Codec Codec芯片用于模数与数模转换,它是数字电路与模拟电路连接的中间部件,负责将DSP输出的数字信号转换成模拟信号并输出到功率放大器以推动音箱发声,也负责将输入的模拟信号转换成数字信号再输入到DSP。Codec芯片和DSP的能力直接决定了声卡所能处理声音信号的质量。null(3)功率放大器转换芯片 功率放大器的主要作用是将Codec芯片输出的音频模拟信号放大,以达到可以输出直接推动音箱发声的功率,同时担负着分别处理输出高音和低音的任务。由于它在放大声音信号的过程中同时也放大了噪音信号,所以从其输出端输出的噪音较大。如果绕过功率放大器直接从声卡上的线性模拟输出端口(Line Out)输出到音箱(有源音箱),这样可以减少噪音,于是音质的好坏直接取决于DSP、Codec芯片和外接的音箱设备。null(4)总线接口 声卡的总线接口有两种:ISA总线接口和PCI总线接口。由于PCI总线传输速率高,与ISA总线相比,PCI总线有很大优势。因此,目前市场上PCI总线声卡完全取代了ISA总线声卡null(5)输入输出连接端口(如图7-2所示) 1)话筒输入(Mic)插孔用于连接话筒作为声音输入设备,通过它可以录制外界的声音信号。 2)线性模拟输入(Line In)插孔,它负责将收音机、电视机或任何普通音频设备的声音信号输入到声卡,通过计算机的控制将该信号录制成一个数字声音文件。该端口通常连接DVD和彩电等音响设备的Line Out端。null 3)线性模拟输出(Line Out)插孔,它负责将声卡处理好的声音信号输出到有源音箱、耳机或其他音频放大设备。4声道以上的声卡都会有两个或两个以上的线性输出插孔。 4)Game/MIDI插口,此接口用于连接游戏杆、手柄和方向盘等游戏控制器,也可以连接外部MIDI乐器(如MIDI键盘和电子琴等),配以专用软件可将微机作为桌面音乐制作系统使用。nullMicLine InLine Out图7-2 声卡的输入输出连接端口Game/MIDInull7.2.2 声卡的基本工作原理 1.声卡的回放过程 声卡回放声音的工作过程是:通过PCI总线或声卡的其他数字输入接口将数字化的声音信号传送给声卡,声卡的I/O控制芯片和DSP接收数字信号,并对其进行处理,然后传送给Codec芯片,Codec芯片将数字信号转换成模拟信号,最后输出到功率放大器或直接输出到音箱或耳机。null2.声卡的录制过程 声卡录制声音的工作过程是:声音通过Mic或Line In接口将模拟信号输入到Codec芯片,Codec芯片将模拟信号转换成数字信号,然后传送到DSP中,并对其进行处理,最后经I/O控制芯片和总线输入到计算机。null7.2.3 AC´97标准 1.AC'97规范的来源 早期,声卡是比较贵的,随着CPU处理能力越来越强大,Intel于1996年发布了AC'97标准,它把声卡中成本最高的DSP(数字信号处理器)给去掉了,而是通过特别编写的驱动程序让CPU来负责承担它的任务。null2.AC'97标准 AC'97实际上是一种标准,AC'97中的“AC”是Audio Codec的缩写,“97”表示1997年开始制订的。AC'97标准主要在电路结构上把数字部分和模拟部分相互分开,以降低电磁干扰来提高性能,此标准同时适用于声卡和Modem的。null7.2.4 板载声卡 板载声卡又可分为硬声卡与软声卡。 1.硬声卡 硬声卡是主板上集成了含有独立音频处理芯片和Codec芯片的集成化声卡,它提供了独立的声音处理系统,最后输出模拟的声音信号,主板上有一块较大的声卡音频处理芯片和一块较小的AC'97芯片。null2.软声卡 软声卡只是在主板上集成了数字模拟信号转换芯片Codec,而它的控制功能却集成在南桥芯片中,运算处理工作交给了CPU,这类主板上只有一块小小的AC'97芯片。null7.2.5 声卡的主要技术参数 衡量声卡性能的好坏主要依据以下的几个技术参数。 1.采样位数和采样频率 2.声道数 3.合成技术 4.输出信噪比(S/N)null7.2.6 常见声卡处理芯片 声卡的性能很大程度上取决于其采用的声卡处理芯片DSP。目前,主流的声卡多数都采用以下几款处理芯片。 1.CMI8738 2.Fortemedia FM801-AU 3.创新系列 (1)CT-2518 (2)CT-5880 null7.3 音箱 声卡在处理声音信号时,损失几乎微乎其微,即便是板载声卡,基本都能满足需要,所以选择一款好的音箱是必不可少的,良好的音频回放效果在很大程度上要归功于音箱的表现。null7.3.1 音箱的分类 对于微机上使用的多媒体音箱常见有以下几种分类方式。 1.按箱体材质分类 2.按接口分类 3.按功率放大的位置分类 4.按声道数分类null1.按箱体材质分类 按照音箱箱体材质,音箱可分为塑料音箱和木制音箱。木制音箱降低了箱体谐振所造成的音染,音质较好,但价格较高。而塑料音箱箱体单薄,无法克服声音谐振,音质一般,但是高档塑料音箱音质也不错。null2.按接口分类 按照音箱接口,音箱可分为模拟音频接口、数字接口、USB接口和IEE1394接口音箱等。null3.按功率放大的位置分类 按照音箱功率放大的位置,音箱可分为有源音箱(内置功放,最常见)和无源音箱(无功放或需外置功放)。null4.按声道数分类 按照音箱的声道数,音箱可分为2.0音箱和X.1音箱。2.0结构的音箱将高低音单元设计在同一个箱体内,所以只需要两个箱体便能组成一套全频带立体声的音箱。而X.1音箱是由2个、4个、5个或更多的卫星音箱及一个低音音箱组成。例如7.1音箱就是由7个卫星音箱和一个低音音箱所组成,如图7-3所示。nullnull7.3.2 音箱的结构 多媒体音箱由箱体、扬声器单元、电源和信号放大器等主要部分组成。 1.箱体 目前,比较流行的箱体设计形式有密闭式和倒相式两种。密闭式音箱就是在封闭的箱体上装上扬声器,而倒相式音箱是在前面板或后面板上装有圆形的倒相孔,它是按照赫姆霍兹共振器原理工作的,其优点是灵敏度高、能承受较大和动态范围广的振动。null2.扬声器单元 一般木制音箱和较好的塑料音箱都采用二分频的技术,就是由高音和中音两个扬声器来实现整个频率范围内的声音回放。扬声器按结构可分为锥盆扬声器、球顶扬声器和平板扬声器三大类。扬声器单元的口径大小一般和振动频率成反比,口径越大,低频响应下限越低,其低音表现力也越好,而高音则正好相反。常见的高音、中音和低音扬声器外观如图7-4所示。nullnull3.电源部分 电源一般被固定在主音箱的底部,输出足够的功率以满足音箱的工作,功率与音箱的音质没有直接的关系,它决定的是音箱发出的最大音强。null4.信号放大器 声卡将数字音频信号转为模拟信号输出,此时音频信号电平较弱,一般只有几百毫伏,还不能推动扬声器正常工作,这时就需要通过放大器把信号放大,使之足以推动扬声器正常发声,同时放大器还兼管音量的大小和高音、低音的控制。 一些新式的多媒体音箱除了上述的几大组成部分以外,还包含其他一些特殊功能的电路,如USB音箱的数模转换电路,数字音箱的数字输入、数字调节电路,3D声场处理芯片,以及有源机电伺服技术电路和高清晰、高原音重放系统技术电路等。null7.3.3 音箱的主要技术参数 1.功率 2.失真度 3.灵敏度 4.信噪比 5.频响范围null7.4 声卡和音箱的选购 在如今的多媒体时代,声卡和音箱已经成为计算机不可缺少的设备,选购时应该根据自己的需要进行选择。null1.普通用户 普通的用户只需完成一些简单音频处理功能,比如观看多媒体课件、听音乐和玩普通游戏等待,此时板载的AC'97软声卡配合廉价的塑料音箱(如三诺、丽歌和迪波等)完全可以满足需要。如果对立体声的音质要求比较高则可以选购一些“过时”的声卡,这些声卡并不是因为整体性能不佳,而是没有跟上现在的3D音频的潮流,但是在立体声音频处理上仍具有强大的功能。这种声卡配合轻骑兵、漫步者和冲击波等音箱,声音效果也很理想。null2.游戏用户 游戏对声卡和显卡的要求比较高,特别是现在的3D游戏,都需要3D功能比较强大的声卡。这时板载声卡就不能达到的预期的效果,所以这种用户需要选择一款3D音频性能优异的PCI声卡,并且配备漫步者R1900或冲击波WAVE-1000S,它们的组合,使声音丰满有力,音色层次感很强。null3.音乐发烧友 这类用户除了需要选择效果好的声卡和音箱之外,还对计算机硬件的要求也很高,所以创新的Soud Blaster Audigy系列的声卡和CREATIVE的DTT3500D音箱是此类用户理想的选择。null7.5 声卡和音箱的新技术介绍 7.5.1 声卡新技术介绍 最近,欧洲硬件制造商Hercules发布了他们基于Crystal CS4624DSP声效芯片的Gamesurround Fortissimo III 7.1声卡,它支持2~8个喇叭的音箱系统,Hercules随卡附带PowerDVDPRO EX DVD播放软件,支持Dolby Digital 5.1、Dolby Digital EX6.1和Gamesurround Fortissimo III 7.1声卡,另外此声卡采用雅玛哈S-YXG50软波表合成器,全新的功能与配置相信在音频方面将有很不错的表现。null7.5.2 音箱新技术介绍 “NXT平板震膜”技术将是未来音箱追逐的一大热点,该技术就是让一块特殊材料的振膜产生无规则振动,让振膜上产生许多方向各异的“小高音单元”,使得音频的中高频部分无指向性,“无指向性”能够让放音设备周围360度范围内的收听者都能感受到清晰和响亮的声音。 目前多媒体音箱中应用“NXT平板震膜”技术的有美国KWONG QUEST、日本的NEC公司和英国的乐富豪公司,我国的一些音箱设计企业也在积极跟进这项技术。null7.6 声卡和音箱常见故障分析与处理 目前,大部分个人计算机都具有多媒体功能,声卡和音箱是表现多媒体技术不可缺少的硬件设备。声音不仅能带给我们更多的享受,也是计算机输出信号的一个重要途径,下面介绍一些有关声卡和音箱故障的案例。null1.声音失真 故障现象:使用计算机播放歌曲或者影片时,有时会出现失真的情况,在高音时有点变声。null 分析处理:声音失真的原因有多种,常见的有以下这些:声卡驱动程序不合适,重新安装最新的配套声卡驱动程序即可解决问题;系统存在硬件冲突,使用“设备管理器”检查,如果存在带有黄色“!”号标记的设备,查看其属性,必要时修改设置或者重新安装驱动程序;声卡和系统兼容性不好,如果安装最新的驱动程序没有效果,就只能更换声卡了。另外,音响质量对音效的影响也很大,提高音响的档次能显著提高声音的品质。 null2.设备冲突导致声卡无声 故障现象:新安装一块声卡后,一直没有声音。null 分析处理:如果能确定声卡和音响没有硬件问题,驱动程序安装正确,设置无问题,则可能是设备冲突的问题。对于设备冲突导致的无声故障,可采用以下方法解决: (1)在“设备管理器”中检查声卡属性中的“资源”选项卡,检查是否了冲突现象。如果存在冲突,修改声卡或发生冲突的设备的中断端口和输入/输出范围地址。 (2)如果没有选中“使用自动设置”复选框,则将其选中,试试系统能否自动解决冲突。 (3)进入系统保留资源项目,查看声卡使用的资源是否能设置为保留,不让其他设备使用。关闭非必须的系统资源占用,例如红外等设备对中断端口的占用。或者将声卡更换一个远离AGP插槽的位置,因为AGP显卡容易和距其最近的PCI插槽上的设备发生冲突。null3.升级驱动解决声卡故障 故障现象:声卡工作一直不太正常,在有的程序中不能出声,并且有些时候播放的声音不连续,甚至变音。null 分析处理:根据现象分析,可能是硬件设备之间兼容性不好所致,登录声卡厂商网站,下载相应型号的最新驱动程序,更新原驱动程序后,故障排除。 温馨提示:如果升级声卡驱动程序不能解决问题,可以尝试更换声卡插槽,或者换一块新的声卡。 null4.音箱杂音稍大 故障现象:一台组装的计算机,使用的是2.1有源音箱,在播放音频文件时,有一点杂音。但是,声卡和音箱都检查过,没有问题。 null 分析处理:首先检查有关声音的设置选项,没有发现什么问题。怀疑是音频线质量不好,但是更换后故障依旧。后来,查看声卡说明书,得知有源音箱(带有功率放大器)应插在声卡的音频输出(Line Out)端,而不是扬声器(Speaker)端。因为音频输出端输出的信号没有经过功率放大,噪声会小一点,更换插孔后故障消失。 null5.病毒导致杂音 故障现象:计算机在工作时,从音箱里不断的发出“咔咔”的杂音,重新安装驱动程序也不能解决问题。null 分析处理:打开“设备管理器”查看,没有任何冲突和其他异常现象。使用替换法检查声卡和音箱等设备,无故障现象。使用杀毒软件扫描系统,发现声卡驱动程序被病毒感染,清除系统中所有的病毒后,重新安装声卡的驱动程序,故障排除。null7.7 实验及实训 7.7.1 实验及实训1-声卡的安装 首先释放手上和机箱上的静电,打开机箱,找到一空闲的PCI插槽,并从机箱后壳上移除对应PCI插槽上的扩充挡板及螺丝。再将声卡小心地对准PCI插槽准确的插入PCI插槽中,如图7-5所示。注意:务必使声卡上金手指的金属触点很准确地与PCI插槽中的簧片接触在一起。 最后用螺钉将声卡固定在机箱壳上,安装好机箱,确认无误后,重新开启电源,完成声卡的硬件安装。nullnull7.7.2 实验及实训2-安装声卡的驱动程序 对于集成在主板上的集成声卡,它的驱动程序大都和主板驱动程序在一起,所以在安装主板驱动程序的同时也就安装了声卡的驱动程序,因此不需要再单独安装声卡的驱动程序。 对于需要单独安装声卡驱动的情况,在启动计算机时,可以看到Windows自动检测到的新硬件和安装正确软件的提示信息,并且会自动打开“硬件更新向导”对话框,如图7-6所示。其安装过程和上一章中显卡或显示器驱动程序的安装过程基本一样,在此不再累述。nullnull7.7.3 实验及实训3-网上查询 1.上网查询 (1)上网查询主流独立声卡及其处理芯片的型号、品牌、价格和主要技术参数等资料。 (2)上网查询主流板载声卡芯片的型号,并找出DSP和AC'97芯片。 (3)上网http://www.itsum.com/了解声卡和音箱方面的商情信息。null2. 上网下载 上网下载所用计算机声卡的最新驱动程序并替换旧的驱动程序。null7.8 本章小结 本章主要介绍了声卡和音箱的种类、结构和主要技术指标,并对它们常见的故障进行了分析和处理,最后对它们的新技术和选购时注意的事项做了简单介绍。 null7.9 习题 一.选择题 1.现在声卡的主流接口为什么接口。( ) A.ISA B.PCI C.AGP D.USB 2.声卡上用于连接电子乐器的接口是什么接口。( ) A.MIDI接口 B.MIC C.Line In D.Line Outnull3.声卡最主要的组成部分是什么。( ) A.数字信号处理器DSP B.模数与数模转换芯片Codec C.功率放大器 D.总线接口、输入输出 4.下面选项中,用于负责声卡输入的声音信号放大的是( )。 A.电源 B.功率放大器转换芯片 C.扬声器 D.箱体 5.5.1音箱是由几个卫星音箱和一个低音音箱组成( )。 A.5 B.4 C.3 D.6null二.填空题 1.声音采样的质量是由采样位数和________决定的。现在常用的采样频率有______、_______、_______。 2.硬声卡是主板上集成了含有独立主音频处理芯片和______的集成化声卡。 3.衡量声卡的性能参数有采样位数和采样频率、_______、声道数、______。 4.扬声器单元的口径大小一般和振动频率成______比,口径越大,低频响应下限越_____,其表现力也越好,而高音则正好相反。null三.简答题 1.简述软声卡与硬声卡的异同。 2.简述声卡回放/录制声音的工作过程。 3.简述音箱的常见技术指标。null四.分析题 1.分析现象:在使用计算机时,发出的声音效果不是很好,伴随着正常系统的各种声音总是有“沙沙”的杂音。 2.分析现象:新组装一台计算机,VIA芯片组主板,赛扬CPU,声卡为主板集成。安装了Windows XP操作系统。使用计算机听CD光盘和播放各种音频文件时,发现只有一个音响出声。换成耳机也是一样的问题。null7.10 习题参考答案 一.选择题 1. B; 2. A; 3. ABCD; 4. B; 5. A 二.填空题 1.采样频率22.05KHz、44.1KHz、48KHz; 2. Codec芯片; 3. 合成技术 输出信噪比(S/N); 4.反 低; null三.简答题 1.答:硬声卡是主板上集成了含有独立主音频处理芯片和Codec芯片的集成化声卡,它提供了独立的声音处理芯片,最后输出模拟的声音信号。主板上有一块较大的声卡芯片和一块较小的AC'97芯片。 软声卡只是在主板上集成了数字模拟信号转换芯片Codec,它的控制功能集成在南桥芯片中,运算处理工作交给了CPU。这类主板上只有一块小小的AC'97芯片。null2.答:声卡回放声音的工作过程是:通过PCI总线或者声卡的其他数字输入接口将数字化的声音信号传送给声卡,声卡的I/O控制芯片和DSP接收数字信号,对其进行处理,然后传送给Codec芯片,Codec芯片将数字信号转换成模拟信号,最后输出到功率放大器或直接输出到音箱。 声卡录制声音的工作过程是:声音通过Mic或Line In接口将模拟信号输入到Codec芯片,Codec芯片将模拟信号转换成数字信号,然后传送到DSP对信号进行处理,经I/O控制芯片和总线输出到计算机。 3.答:音箱常见的技术指标有:功率、失真度、灵敏度、信噪比、频响范围。 null四.分析题: 1.分析处理:首先检查了声卡驱动程序,没用什么问题。接着排除了系统染毒的可能,疑点集中在音箱上。将音箱安装到其他计算机上检查,发现有同样的问题,确定为音箱有质量问题。更换音箱后,故障排除。 2.分析处理:根据现象分析,不是硬件设备的问题,怀疑是主板和操作系统的兼容性不太好,升级为最新声卡驱动程序后故障消失。原来,安装操作系统时,系统自动安装了声卡的驱动程序,但并不能很好地配合硬件工作,应该使用主板自带的驱动程序。
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