第12课时 声卡与音箱

null第12课时 声卡与音箱第12课时 声卡与音箱本章导读 学习目标 本章要点 习 本 章 导 读本 章 导 读了解声卡的发展 掌握声卡的技术规格 掌握声卡的分类 认识声卡的结构 掌握声卡的选购 了解音箱的种类和技术参数 掌握音箱的选购 课时安排： 3学时学习目标 学习目标 声卡与音箱组成了多媒体电脑的音效系统。声卡是负责处理声音信号的设备，而音箱是将声卡输出的声音信号还原成可听见的声音的设备。本章主要讲述声卡和音箱的基础知识，如声卡的主要技术规格、声卡的分类、声卡的结构、音箱的技术参数等，还将介绍声卡和音箱的选购等知识。本章要点 本章要点 声卡概述 声卡的分类 声卡的结构 声卡的选购 音箱概述 音箱的选购12.1 声卡概述 12.1 声卡概述 电脑能发出悦耳的音乐，这主要归功于负责处理声音的声卡。声卡的出现，使电脑的多媒体功能更进一步，使人们可以欣赏各种美妙的音乐，充分享受多媒体娱乐带来的快乐。12.1 声卡概述12.1 声卡概述12.1.1 声卡的诞生和发展 12.1.2 声卡的主要技术规格 12.1.1 声卡的诞生和发展 12.1.1 声卡的诞生和发展 11284年，英国的Adlib Audio公司推出了第一款声卡，从此，个人电脑进入了“有声世界”。声卡刚诞生的时候，仅仅只有FM合成音乐的能力，不能处理数字音频信号。直到112812年，Creative（创建）公司推出了SoundBlaster声卡，这块声卡才真正拥有了数字信号。随着音频技术的不断发展，声卡从最初的ISA插槽改进为传输速率更高的PCI插槽，声卡的功能从开始仅有的FM合成能力发展到8bit采样大小和立体场模拟输出，再发展到现在的24bit采样能力，支持7.1声道，具有逼真的回放效果和高质量的3D音效。声卡前进的脚步在创新、VIA和帝盟等厂商的带领下不会停歇。12.1.2 声卡的主要技术规格12.1.2 声卡的主要技术规格1. 数字音频采样 2.声道 3.波合成 4.数字信号处理 5.数模转换器 6. MIDI规格 7. 3D音效 8.频率响应 12.总谐波失真 1. 数字音频采样 1. 数字音频采样 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称为数字音频采样。由于数字信号表示的声音是不连续的，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“采样”。常见的采样频率有8kHz、11.025kHz、22.05kHz、16kHz、37.8kHz、44.1kHz、48kHz等。2. 声道 2. 声道 声道技术的发展是声卡发展的一个重要标志。声道是表示声卡能模拟的音源的具体个数。目前常见的有双声道（立体声）、4.1声道和5.1声道声卡。 双声道（立体声） 4.1声道 5.1声道 另外还有6.1声道、7.1声道的声卡，不过与5.1声道声卡相比，在技术上并没有多大的突破，只是增加了更多的小卫星音箱，这里不再叙述。3. 波表合成 3. 波表合成 波表合成是指通过对乐器声音进行取样，并将其保存下来，重播时靠声卡上的微处理器或经过PC系统内的CPU处理来发声。根据取样文件所放位置和由专用微处理器或CPU处理的不同，波表合成又常被分为软波表合成和硬波表合成。4. 数字信号处理 4. 数字信号处理 数字信号处理又称DSP（Digital Signal Processing），它是指声卡中专门处理效果的芯片，常常被称为效果器。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专业要求的用户，可以考虑使用带有DSP的声卡。5. 数模转换器 5. 数模转换器 一般的音响和电视都只适用于模拟信号，而电脑中处理的通常是数字信号。所以声卡读出数字式的信号后，通过DAC（Digital-Analog Convertor）转换成一般音响放大器能接受的模拟信号，再由它来带动音箱发出声音。相反的处理过程可以通过模数转换器ADC（Analog-Digital Convertor）来完成。6. MIDI规格 6. MIDI规格 MIDI是指电子乐器数字化接口，MIDI规格是一组由MIDI生产商协会（MIDI Manufacturers Association）制定给所有MIDI仪器制造商的音色及打击乐器排列表。它包括128个标准音色和81个打击乐器排列。7. 3D音效标准 7. 3D音效标准 3D音效是一种声音表现形式，它通过软件模拟运算来表现3D音效，以增强声卡在声音输出方面的定位感。 8. 频率响应 8. 频率响应 频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。一般此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝（dB）为单位表示频率的幅度。12. 总谐波失真 12. 总谐波失真 如果要追求层次分明的感觉，总谐波失真则是应该重点注意的参数，该值是越低越好。12.2 声卡的分类 12.2 声卡的分类 按照声卡芯片的不同可以将声卡分成集成声卡和独立声卡。12.2 声卡的分类12.2 声卡的分类12.2.1 集成声卡 12.2.2 独立声卡 12.2.1 集成声卡 12.2.1 集成声卡 集成声卡是在电脑主板上集成的处理音效的声音芯片，按照有无音频处理芯片可分为集成软声卡和集成硬声卡。12.2.1 集成声卡12.2.1 集成声卡1. 集成软声卡 2. 集成硬声卡 1. 集成软声卡 1. 集成软声卡 集成软声卡是指在主板上集成了CODEC（数字模拟信号转换）芯片，这种芯片没有音频处理芯片，完全靠CPU对音频信号进行处理转换，这样会占用CPU资源，如果CPU比较繁忙时就会使播放的声音有停顿现象。集成的软声卡都是符合AC’127标准。常见的集成软声卡芯片有Realtek ALC系列的AC’127 CODEC芯片等。2. 集成硬声卡 2. 集成硬声卡 集成硬声卡是指在主板上集成了包含音频处理芯片和CODEC芯片功能的声卡，这样在处理音频信号时，集成硬声卡将负责一切音频信号的转换，不用依赖CPU，这样可以保证声音播放的质量，同时也节约了成本。常见的集成硬声卡芯片有CT5880、CMI127312A和VIA Envy 24PT等， CMI127312A芯片。 另外有一种特殊的集成硬声卡，即在主板的南桥芯片中集成音频处理芯片组，如NVIDIA的nForce2。该音频处理单元具有硬件加速的功能，可不依赖于CPU工作。null12.2.2 独立声卡 12.2.2 独立声卡 独立声卡是独立安装在主板的ISA或PCI插槽上的声卡，现在的声卡以PCI声卡为主。独立声卡有独立的音频处理芯片，负责所有音频信号的转换工作，从而减少了对CPU资源的占有率，并且功能更强大。目前音质效果好的声卡都采用独立声卡的方式，适合对音质要求较高的用户。 另外还有一种外置的独立声卡，可通过USB接口与系统相连。USB声卡外形小巧，便于携带和安装，缺点是使用时会占用一个USB接口，且必须安装相应的驱动程序。音质与传统的独立声卡比起来还有一定差距。null12.3 声卡的结构 12.3 声卡的结构 声卡一般是由音频处理芯片、PCI总线接口、功率放大芯片、输入输出端口、CD音频接口、晶体振荡器、跳线和SB-Link（音频连接线）等部分组成。null12.3 声卡的结构12.3 声卡的结构12.3.1 音频处理芯片 12.3.2 PCI总线接口 12.3.3 功率放大芯片 12.3.4 输入输出端口 12.3.5 CD音频接口 12.3.6 晶体振荡器 12.3.7 跳线和SB-Link 12.3.1 音频处理芯片 12.3.1 音频处理芯片 音频处理芯片，它的好坏是衡量声卡性能和档次的重要标志。音频处理芯片上标有产品商标、型号、生产厂商等重要信息，是整个卡板上面积最大的集成块，芯片四面都有针焊点，能对声波进行采样和回放控制、处理MIDI指令以及合成音乐等。null12.3.2 PCI总线接口 12.3.2 PCI总线接口 现在声卡大都采用PCI总线接口，而ISA总线接口的声卡已经逐渐被淘汰。PCI声卡相对于ISA声卡有两大优势：第一是PCI总线的传输速率高，可以将波表存入硬盘，使用时直接调至内存，而不必像ISA声卡那样专用ROM或RAM存放波表；第二是PCI声卡可以支持更多的3D音效。 12.3.3 功率放大芯片 12.3.3 功率放大芯片 因为从音频处理芯片出来的信号是不能直接被听见的，我们听到的从声卡中输出的声音是经过功率放大芯片处理过的。功率放大芯片将声音信号放大，但同时也放大了噪音，在声音输出的同时自然有较大噪音。好的声卡（如创新、帝盟等）都在功放前端加有滤波器，这样可以减少或消除高频噪音。12.3.4 输入输出端口 12.3.4 输入输出端口 在声卡上一般有3~4个输入输出插孔。各插孔的含义如下：MIC IN插孔LINE IN插孔SPEAKER插孔MIDI/游戏摇杆接口输入输出端口: MIC IN LINE IN SPEAKER MIDI/游戏摇杆接口12.3.5 CD音频接口 12.3.5 CD音频接口 声卡的上部都有专供连接光驱上的CD音频输出线的接口，它是一个3针或4针的小插座，当CD的音频线接到声卡的CD音频接口端后，在播放CD音轨的光盘时，CD音乐就可直接由声卡的输出端输出。12.3.6 晶体振荡器 12.3.6 晶体振荡器 晶体振荡器一般是一个不锈钢外壳，其作用是产生固定的振荡频率，使声卡各部件的运作有个参考的基准。12.3.7 跳线和SB-Link 12.3.7 跳线和SB-Link 声卡的跳线与主板上的跳线类似，通过设置不同的跳线可以实现不同的功能。PCI声卡可以通过SB-Link（音频连接线）与主板相连接，将ISA总线的DMA和IRQ信号从主板传送到PCI声卡上，使DOS实模式下的游戏能够正常进行。目前很多主板都带有SB-Link接头，PCI声卡上也提供了SB-Link接头。它们的连接很简单，只需用专用连接线把两个接头连接起来即可。12.4 声卡的选购 12.4 声卡的选购 前面介绍了声卡的相关知识，下面将介绍声卡的选购。声卡的选购应该根据不同用户的需求来进行，一般声卡的购买人群可分为普通需求用户、游戏爱好者和多媒体Hi-Fi发烧友。这里将针对不同用户推荐适用的声卡。12.4 声卡的选购12.4 声卡的选购12.4.1 普通需求用户 12.4.2 游戏爱好者 12.4.3 多媒体Hi-Fi发烧友 12.4.1 普通需求用户 12.4.1 普通需求用户 普通需求用户可以用主板上的集成声卡，也可以选购一款低端声卡，在这类声卡之中，Yamaha的YMF-724/744性价比较高，配合Yamaha的软波表相当出色，深受大众欢迎。其他的如创新在低端领域也有自己的产品，现在比较常见的有VIBRA 128，它的价格仅一百多元，而且音质也相当不错。另外台湾骅讯电子的CMI-8738在低端市场的销量也不错。并且选购此类声卡只需二声道的即可。12.4.2 游戏爱好者 12.4.2 游戏爱好者 如果您是一位电脑游戏的爱好者，而且喜好各种3D游戏，那多声道声卡会是一个比较好的选择，只要您的电脑游戏能够支持由多声道音箱输出定位的音效，配合多声道声卡，这样游戏音效会非常棒。如创新的经典声卡SB Live！5.1就是一款比较好的多声道声卡，这款声卡采用功能强劲的EMU10K1数字信号处理器，支持Creative的EAX环境音效技术和多音箱环绕技术（CMSS）。它的MIDI合成单元采用了独特的SoundFont 2.0技术，EMU10K1支持最大32MB SoundFont，可以自由编辑、改变和更换音色库，还可以使用特殊的音色。12.4.3 多媒体Hi-Fi发烧友 12.4.3 多媒体Hi-Fi发烧友 多媒体Hi-Fi发烧友选购声卡应该从市场上的高端声卡中进行。创新的Audigy LS采用创新EMU10K2芯片，拥有Sound Blaster 24bit ADVANCED HD，100dB超高信噪比，能实现24bit/126kHz的高音频品质，提供录音室质量的多种EAX ADVANCED HD音乐控制功能和逼真的EAX 3.0 ADVANCED HD环境音效。这块声卡是多媒体Hi-Fi发烧友的不二选择，再配合一个多声道顶级音箱，可以尽情享受完美音乐带来的快乐。12.5 音箱概述 12.5 音箱概述 音箱是一种输出设备，声卡负责处理各种音频信息，通过音箱就可以听到声卡处理的结果，一块好的声卡需要一款同样优秀的音箱才能发出最动听的声音。12.5 音箱概述12.5 音箱概述12.5.1 音箱种类 12.5.2 音箱的技术参数 12.5.1 音箱种类 12.5.1 音箱种类 音箱的种类可以按多种方式进行分类。 按照箱体材质的不同可分为塑料音箱和木质音箱。 按照声道数量可分为2.0式（双声道立体声）、2.1（双声道+超重低音声道）、4.1式（四声道+超重低音声道）、5.1式（五声道+超重低音声道）音箱等。 根据电脑输出方式来分，有普通接口（声卡输出）音箱和USB接口音箱。12.5.1 音箱种类12.5.1 音箱种类根据功率放大器的内外置分，有有源音箱和无源音箱，其中有源音箱内置放大器，而无源音箱的放大器外置，一般有特别要求的才采用无源音箱。 按用途来，有普通用途音箱、娱乐用途为主的音箱（用于游戏、VCD、DVD和欣赏音乐）和专业用途音箱（用于Hi-Fi制作、发烧音乐欣赏）。12.5.2 音箱的技术参数12.5.2 音箱的技术参数1. 功率 2.频率范围与频率响应 3.失真度 4.音箱的灵敏度 5.阻抗 6.信噪比 7.扬声器材质 1. 功率 1. 功率 功率决定了音箱所能发出的最大声音，功率越高，声音的震撼力就越强。音箱功率的标注方法有两种：额定功率与最大承受功率（瞬间功率或音乐功率MPO）。前者是指在额定频率范围内给扬声器一个规定了波形的持续模拟信号，在有一定时间间隔并重复一定次数后，扬声器不发生任何损坏的最大电功率；后者是指扬声器短时间所能承受的最大功率。音箱的功率主要由它功率放大器芯片决定，此外还与电源变压器的功率有关。2. 频率范围与频率响应 2. 频率范围与频率响应 频率范围是指音箱的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围，单位是赫兹（Hz）。频率响应指将一个以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发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系称为频率响应，单位为分贝（dB）。声压与相位滞后随频率变化的曲线分别叫作“幅频特性”和“相频特性”，合称“频率特性”。这是考察音箱性能优劣的一个重要指标，它与音箱的性能和价位有着直接的关系，其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。 3. 失真度 3. 失真度 失真度分为谐波失真、互调失真和瞬态失真。谐波失真是指声音回放中增加了原信号没有的高次谐波成分而导致的失真；互调失真影响到的主要是声音的音调方面；瞬态失真是因为扬声器具有一定的惯性质量存在，盆体的震动无法跟上瞬间变化的电信号的震动而导致的原信号与回放音色之间的差异，它在音箱与扬声器系统中是最为重要的，会直接影响到音质音色的还原程度，所以这项指标与音箱的品质密切相关，其常以百分数表示，数值越小表示失真度越小。普通多媒体音箱的失真度以小于0.5%为宜，而通常低音炮音箱的失真度都普遍较大，小于5%就可以接受了。4. 音箱的灵敏度 4. 音箱的灵敏度 音箱的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。音箱的灵敏度每差3dB，输出的声压就相差一倍，一般以84dB以下为低灵敏度，87dB为中灵敏度，120dB以上为高灵敏度。而灵敏度的提高是以增加失真度为代价的，所以作为高保真音箱来讲，要保证音色的还原程度与再现能力就必须降低一些对灵敏度的要求。灵敏度虽然是音箱的一个指标，但是它与音箱的音质音色无关。5. 阻抗 5. 阻抗 阻抗是指音箱输入信号的电压与电流的比值。音箱的输入阻抗一般分为高阻抗和低阻抗两类，音箱的标准阻抗是8Ω，高于16Ω的是高阻抗，低于8Ω的是低阻抗。在功放与输出功率相同的情况下，低阻抗的音箱可以获得较大的输出功率，但是阻抗太低了又会造成欠阻尼和低音劣化等现象。还有一个易与之混淆的名词叫做“阻尼系数”，这是指扬声器阻抗除以放大器源的内阻，范围大约是25~1000Ω。扬声器纸盆在电信号已经消失后还要振荡多次才能完全停止摆动，而线圈发出的电压产生的电流和磁场可以阻止这种运动，这就是阻尼。电流的幅度也就是阻尼的效果取决于此电流流经放大器输出级的内阻，这一电阻要远低于扬声器的额定阻抗，标称值为0.1Ω。6. 信噪比 6. 信噪比 所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝（dB）来表示。一般音响系统的信噪比需在85dB以上。7. 扬声器材质 7. 扬声器材质 音箱在发声时会产生共振，如果箱体单薄，则会产生谐振，造成声音嘶哑。因此在选购音箱时需要注意箱体材料。目前使用的箱体材料大都是木制和塑料的，相对来说，木制音箱因为板材较厚所以具有更好的音频回放能力。12.6 音箱的选购 12.6 音箱的选购 音箱是多媒体电脑重要的组成部分之一，电脑中各种各样的音效和悦耳动听的音乐都从音箱中发出。下面将简介音箱的选购技巧，希望能对读者在选购音箱时有所帮助。12.6 音箱的选购12.6 音箱的选购12.6.1 购买前的准备 12.6.2 选购技巧 12.6.1 购买前的准备 12.6.1 购买前的准备 首先确定自己要买什么样的音箱，音箱也有档次高低之分，“好马配好鞍”，购买的音箱一定要和声卡搭配好，如果声卡是集成声卡，那么选购一百元左右的入门级音箱即可；如果声卡是三四百元的较高档的声卡，那么音箱也应该选购一款比较好的。 其次看自己的要求和环境条件。如果使用环境是办公室或学生宿舍，一个质量优良的耳机或是一款普通音箱就可以了；如果是家庭用机一般考虑采用环绕多媒体音箱。12.6.1 购买前的准备12.6.1 购买前的准备最后要确立购买音箱的品牌，一些著名品牌音箱各个档次的产品都有，并且做工、音质、质保都比普通杂牌音箱好。比较有名的音箱品牌有：创新、漫步者、轻骑兵、惠威和冲击波等。12.6.2 选购技巧 12.6.2 选购技巧 现在的音箱市场品牌很多，仿制假冒的产品也多，所以在挑选的时候应该特别小心，可按以下两点进行。12.6.2 选购技巧12.6.2 选购技巧1. 观察 2. 听音 1. 观察 1. 观察 先检查一下包装箱，观察是否有拆过的痕迹，注意上下两面都要看。然后开箱验货，检查音箱及其相关附属配件是否齐全，如音箱连接线、插头、音频连接线与说明、保修卡等。虽然买的是音箱，但是配件一样也不能少。 然后检查音箱外观。假冒产品做工粗糙，假冒的木质音箱，大多是用胶合板甚至纸板加工而成。检查箱体表面有无气泡、突起、脱落、划伤和边缘贴皮粗糙不整等缺陷，有无明显板缝接痕，箱体结合是否紧密整齐，后面板是否固定牢靠；喇叭、倒相孔、接线孔是否做过密封处理。掂一掂重量，重量越重越好，也说明音箱没有偷工减料。2. 听音 2. 听音 选购音箱最主要的还是听，在检查完外观后就要来试听一下了。 首先听一下静噪，俗称电流声。检查的时候拔下音频输入线，音量调至最大，听“兹兹”的电流声，声音越小越好，一般20厘米外听不到“吱吱”的电流声就行。好一点的音箱可做到人耳离开喇叭10厘米听不到任何噪音。null然后挑一两段您熟悉的试音曲子，细听音质。中音（人声）柔和醇美，低音深沉而不浑浊，高音亮丽而不刺耳，全音域平衡感要好。注意音量大并不代表音质好，应在日常使用的音量范围（一般不大于1/2音量范围）细辨音质的良伪。可以带一张惠威试音碟（电脑城有卖），里面包括各个音域的声音，如果多试几个音箱，就能比较出音箱效果的差异。 最后是调节音量，声音变化应是均匀的，旋转时无接触不良的“咔咔”噪音，音乐中没有“啪啪”的电位变换干扰。12.7 习题 12.7 习题 （1）声卡是怎样分类的？ （2）怎样选购合适的声卡？ （3）音箱的技术指标有哪些？ （4）简述选购音箱的技巧。