第9章聲卡和音箱

1、第第9章章 聲卡和音箱聲卡和音箱9.1 聲卡聲卡9.2 音箱音箱9.1 聲卡聲卡 聲卡是實現(xiàn)音頻信號聲卡是實現(xiàn)音頻信號/數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的硬件電路，與主板和顯示卡相比，聲卡的出現(xiàn)相硬件電路，與主板和顯示卡相比，聲卡的出現(xiàn)相對較晚。對較晚。 聲卡只提供對音頻信號的處理能力，而要讓聲卡只提供對音頻信號的處理能力，而要讓微機發(fā)出聲音，音箱則是關(guān)鍵設(shè)備。聲卡將數(shù)字微機發(fā)出聲音，音箱則是關(guān)鍵設(shè)備。聲卡將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號輸出，此時音頻信音頻信號轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號輸出，此時音頻信號的電平幅值較低，不能帶動揚聲器正常發(fā)聲。號的電平幅值較低，不能帶動揚聲器正常發(fā)聲。這時候就需要帶

2、有放大器的音箱對音頻信號進(jìn)行這時候就需要帶有放大器的音箱對音頻信號進(jìn)行放大，再通過揚聲器上輸出，從而發(fā)出聲音。聲放大，再通過揚聲器上輸出，從而發(fā)出聲音。聲卡的外觀如圖卡的外觀如圖3-29所示。所示。 1聲卡的功能聲卡的功能 （1）采集、編輯和還原數(shù)字聲音文件。）采集、編輯和還原數(shù)字聲音文件。 （2）語音合成，通過聲卡可以朗讀中、英文）語音合成，通過聲卡可以朗讀中、英文文本信息。文本信息。 （3）語音識別，通過聲卡能夠識別操作者的）語音識別，通過聲卡能夠識別操作者的聲音，實現(xiàn)人機對話。聲音，實現(xiàn)人機對話。 （4）控制聲音源的音量，混合后再數(shù)字化。）控制聲音源的音量，混合后再數(shù)字化。 （5）對數(shù)字

3、化聲音信號進(jìn)行壓縮存儲和解壓）對數(shù)字化聲音信號進(jìn)行壓縮存儲和解壓播放。播放。 （6）提供）提供MIDI功能。功能。2聲卡的種類聲卡的種類 聲卡按其采樣位數(shù)分為聲卡按其采樣位數(shù)分為8位、位、16位、位、32位，位數(shù)越高，則其采集和播放的聲音越逼位，位數(shù)越高，則其采集和播放的聲音越逼真，效果越好。真，效果越好。3聲卡的組成聲卡的組成（1）主音頻處理芯片）主音頻處理芯片 聲卡的主音頻處理芯片承擔(dān)著對聲音信聲卡的主音頻處理芯片承擔(dān)著對聲音信息、三維音效進(jìn)行特殊過濾與處理、息、三維音效進(jìn)行特殊過濾與處理、MIDI合合成等重要任務(wù)。成等重要任務(wù)。 目前比較著名的主音頻處理芯片設(shè)計生目前比較著名的主音頻處理

4、芯片設(shè)計生產(chǎn)廠家有新加坡產(chǎn)廠家有新加坡CREATIVE公司的公司的EMUIOKI、美國、美國ESS公司的公司的ES 1984F、日、日本本YAMAHA公司的公司的YMF 740等。主音頻處等。主音頻處理芯片如圖理芯片如圖3-30所示。所示。（2）CODEC芯片芯片 CODEC的全稱是的全稱是“多媒體數(shù)字信號多媒體數(shù)字信號編碼解碼器編碼解碼器”，一般我們把它簡稱為，一般我們把它簡稱為“混混音芯片音芯片”。它主要承擔(dān)對原始聲音信號的。它主要承擔(dān)對原始聲音信號的采樣混音處理，也就是前面所提到的采樣混音處理，也就是前面所提到的A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能。轉(zhuǎn)換功能。 比較有名的比較有名的CODEC設(shè)計生產(chǎn)廠

5、家有：設(shè)計生產(chǎn)廠家有：SigmaTel、Wolfson等公司。等公司。（3）聲卡上輔助元件）聲卡上輔助元件 主要有晶振、電容、運算放大器、功主要有晶振、電容、運算放大器、功率放大器等。率放大器等。 （4）外部輸入輸出口）外部輸入輸出口 聲卡上外部輸入輸出口均為聲卡上外部輸入輸出口均為3.5mm規(guī)格的插口規(guī)格的插口（MIDI/Joystick除外），常見的包括：除外），常見的包括： 麥克風(fēng)接口（麥克風(fēng)接口（MIC IN） 線性輸入口（線性輸入口（LINE IN） 音頻輸出口（音頻輸出口（LINE OUT） 揚聲器輸出口（揚聲器輸出口（SPK OUT） 后置音箱輸出口（后置音箱輸出口（REAR O

6、UT） MIDI設(shè)備接口設(shè)備接口/游戲手柄接口（游戲手柄接口（MIDI/Joystick） 同軸數(shù)碼輸出（同軸數(shù)碼輸出（SPDIF OUT） 光纖數(shù)碼輸入（光纖數(shù)碼輸入（SPDIF IN）（5）內(nèi)部輸入輸出口）內(nèi)部輸入輸出口 聲卡的內(nèi)部接口多為插針模式。比較聲卡的內(nèi)部接口多為插針模式。比較常見的有：常見的有： CD音頻輸入（音頻輸入（CD IN） 數(shù)字?jǐn)?shù)字CD音頻輸入（音頻輸入（CD SPDIF IN） 輔助輸入接口（輔助輸入接口（AUX IN） TAD接口接口（6）跳線）跳線4聲卡的工作原理聲卡的工作原理 聲卡對輸入的聲音信號的基本處理流聲卡對輸入的聲音信號的基本處理流程是：從麥克風(fēng)或程是：

7、從麥克風(fēng)或LINE IN輸入模擬聲音輸入模擬聲音信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將聲波振幅信號信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將聲波振幅信號采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，通過主音頻處理采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，通過主音頻處理芯片處理，或者被錄制成聲音文件存儲到芯片處理，或者被錄制成聲音文件存儲到微機中，或者再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換微機中，或者再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換后放大輸出。后放大輸出。 聲卡模擬通道輸出聲音的基本流程聲卡模擬通道輸出聲音的基本流程是：數(shù)字聲音信號首先通過聲卡主音頻是：數(shù)字聲音信號首先通過聲卡主音頻處理芯片進(jìn)行處理和運算，隨后被傳輸處理芯片進(jìn)行處理和運算，隨后被傳輸?shù)揭粋€數(shù)模轉(zhuǎn)換器（到一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC

8、）芯片進(jìn)行）芯片進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號再經(jīng)過轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號再經(jīng)過放大器的放大，通過多媒體音箱輸出。放大器的放大，通過多媒體音箱輸出。 聲卡的基本功能是對上述數(shù)字化波形音聲卡的基本功能是對上述數(shù)字化波形音頻、頻、MIDI合成音頻、合成音頻、CD音頻三種音頻信號音頻三種音頻信號做處理，主要包括：做處理，主要包括：n對音頻信號的編輯、重放、輸入輸出、對音頻信號的編輯、重放、輸入輸出、放大等。放大等。n聲音模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換。聲音模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換。nMIDI音樂的合成。音樂的合成。n提供話筒、音箱的接口，用于聲音的輸入提供話筒、音箱的接口，用于聲音的輸入

9、與輸出。與輸出。n提供信號的功率放大與調(diào)節(jié)。提供信號的功率放大與調(diào)節(jié)。n提供提供MIDI鍵盤、游戲桿鍵盤、游戲桿Joystick、CD-ROM的接口。的接口。5聲卡的主要技術(shù)指標(biāo)聲卡的主要技術(shù)指標(biāo) （1）采樣頻率）采樣頻率 聲卡在對輸入的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成聲卡在對輸入的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的過程中，需要對模擬音頻信號數(shù)字信號的過程中，需要對模擬音頻信號進(jìn)行采樣。采樣頻率為每秒鐘取得聲音樣進(jìn)行采樣。采樣頻率為每秒鐘取得聲音樣本的次數(shù)。采樣頻率越高，聲音的還原就本的次數(shù)。采樣頻率越高，聲音的還原就越真實。越真實。 （2）采樣位數(shù)）采樣位數(shù) 采樣位數(shù)是指聲卡在采樣位數(shù)是指聲卡在A/D數(shù)字化過程

10、中數(shù)字化過程中采樣的精度。采樣位數(shù)越大，精度就越高，采樣的精度。采樣位數(shù)越大，精度就越高，還原后的音質(zhì)就越好。還原后的音質(zhì)就越好。 （3）聲道數(shù)）聲道數(shù) 聲卡所支持的聲道數(shù)也是主要的技術(shù)指聲卡所支持的聲道數(shù)也是主要的技術(shù)指標(biāo)。聲卡聲道數(shù)有以下幾種類型：標(biāo)。聲卡聲道數(shù)有以下幾種類型：n單聲道單聲道n立體聲立體聲n四聲道環(huán)繞四聲道環(huán)繞n5.1聲道聲道 （4）復(fù)音數(shù)量）復(fù)音數(shù)量 復(fù)音數(shù)量是指在播放復(fù)音數(shù)量是指在播放MIDI樂曲時在樂曲時在1秒鐘秒鐘內(nèi)發(fā)出的最大聲音數(shù)目。內(nèi)發(fā)出的最大聲音數(shù)目。 （5）動態(tài)范圍）動態(tài)范圍 動態(tài)范圍是指當(dāng)聲音的增益發(fā)生瞬動態(tài)范圍是指當(dāng)聲音的增益發(fā)生瞬間突變時，即當(dāng)音量突然

11、變化時，設(shè)備間突變時，即當(dāng)音量突然變化時，設(shè)備所能承受的最大變化范圍。所能承受的最大變化范圍。 （6）信噪比）信噪比 信噪比是衡量聲卡抑制噪聲能力的信噪比是衡量聲卡抑制噪聲能力的一個重要技術(shù)指標(biāo)，它是指輸出的有用一個重要技術(shù)指標(biāo)，它是指輸出的有用信號功率與同時輸出的噪聲信號功率的信號功率與同時輸出的噪聲信號功率的比值，單位為分貝（比值，單位為分貝（dB）。）。 6有關(guān)聲卡的其他技術(shù)有關(guān)聲卡的其他技術(shù)（1）FM合成技術(shù)合成技術(shù) FM（Frequency Modulation，頻率調(diào)制），頻率調(diào)制）合成技術(shù)是在播放合成技術(shù)是在播放MIDI音樂時運用算法來模擬樂音樂時運用算法來模擬樂器的聲音。器的聲

12、音。（2）波表合成技術(shù)）波表合成技術(shù) 波表（波表（Wave Table）合成技術(shù)分為軟波表和）合成技術(shù)分為軟波表和硬波表兩種。硬波表是將真實的樂器聲音經(jīng)采樣硬波表兩種。硬波表是將真實的樂器聲音經(jīng)采樣后存放在后存放在EPROM芯片中，形成波表庫，也叫音芯片中，形成波表庫，也叫音色庫。當(dāng)色庫。當(dāng)MIDI音樂需要某種樂器的音色數(shù)據(jù)時，音樂需要某種樂器的音色數(shù)據(jù)時，隨時從芯片中讀取。軟波表是將采集的樂器音色隨時從芯片中讀取。軟波表是將采集的樂器音色數(shù)據(jù)存放在硬盤中，需要時調(diào)入系統(tǒng)內(nèi)存，經(jīng)處數(shù)據(jù)存放在硬盤中，需要時調(diào)入系統(tǒng)內(nèi)存，經(jīng)處理后再由聲卡接收。理后再由聲卡接收。（3）DLS波表合成技術(shù)波表合成技術(shù)

13、 DLS（Down Load Sample，可供下，可供下載的采樣音色庫）載的采樣音色庫） 波表合成技術(shù)原理與軟波表合成技術(shù)原理與軟波表相似，不同的是音色庫的讀取由聲卡波表相似，不同的是音色庫的讀取由聲卡上的專用芯片控制，無需上的專用芯片控制，無需CPU的干預(yù)，并的干預(yù)，并且可根據(jù)需要隨時更新波表庫，并利用且可根據(jù)需要隨時更新波表庫，并利用DLS音色編輯軟件進(jìn)行修改。音色編輯軟件進(jìn)行修改。 （4）SB Link接口接口 在聲卡和主板之間使用在聲卡和主板之間使用SB Link接口相接口相連，使連，使PCI聲卡強行獲得聲卡強行獲得DMA和和IRQ，以，以解決兼容問題。目前解決兼容問題。目前PCI聲

14、卡可用模擬仿聲卡可用模擬仿真的方法為其分配虛擬的真的方法為其分配虛擬的DMA和和IRQ，SB Link接口已不再需要。接口已不再需要。（5）SPDIF接口接口 SPDIF（SONY/Philips家用數(shù)字音頻家用數(shù)字音頻接口）可以傳輸接口）可以傳輸PCM流和流和Dolby Digital、DTS這類環(huán)繞壓縮音頻信號，所以在聲卡這類環(huán)繞壓縮音頻信號，所以在聲卡上增加上增加SPDIF功能的重要意義在于使微機功能的重要意義在于使微機聲卡具備更加強大的設(shè)備擴(kuò)展能力。聲卡具備更加強大的設(shè)備擴(kuò)展能力。（6）3D音效技術(shù)音效技術(shù)（7）WAVE音效與音效與MIDI音樂音樂（8）AC-3 AC-3（Dolby

15、Digital AC-3，杜比數(shù)字），杜比數(shù)字）是由著名的美國杜比實驗室制定的一個環(huán)繞是由著名的美國杜比實驗室制定的一個環(huán)繞聲標(biāo)準(zhǔn)。聲標(biāo)準(zhǔn)。 采用了多聲道數(shù)字音頻技術(shù)、完全獨立采用了多聲道數(shù)字音頻技術(shù)、完全獨立的的5.1聲道的環(huán)繞聲系統(tǒng)。高頻放音的上限由聲道的環(huán)繞聲系統(tǒng)。高頻放音的上限由原來的原來的7KHz提高到提高到20KHz，并提高了輸出功，并提高了輸出功率。率。AC-3是根據(jù)感覺來開發(fā)的編碼系統(tǒng)多聲是根據(jù)感覺來開發(fā)的編碼系統(tǒng)多聲道環(huán)繞聲。道環(huán)繞聲。（9）DTS DTS（Digital Theater System，數(shù)字，數(shù)字影院系統(tǒng)）是由美國的影院系統(tǒng)）是由美國的Digital Thea

16、ter System公司開發(fā)出來的一種電影全數(shù)字多公司開發(fā)出來的一種電影全數(shù)字多聲道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。聲道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（10）IAS IAS（Interactive Around Sound，交互式環(huán)繞聲）是交互式環(huán)繞聲）是EAR（Extreme Audio Reality）公司在開發(fā)者和硬件廠商的協(xié)助）公司在開發(fā)者和硬件廠商的協(xié)助下開發(fā)出來的專利音頻技術(shù)，該技術(shù)可以下開發(fā)出來的專利音頻技術(shù)，該技術(shù)可以滿足測試系統(tǒng)硬件和管理所有的音效平臺滿足測試系統(tǒng)硬件和管理所有的音效平臺的需求。的需求。（11）AC97 AC97（Audio Codec 97）是）是1996年年6月由美國的月由美國的Intel、新加坡

17、的創(chuàng)新、新加坡的創(chuàng)新CREATIVE、日本的日本的YAMAHA等等5家權(quán)威性的軟硬件公司家權(quán)威性的軟硬件公司共同制定的一種全新思路的芯片級音源標(biāo)準(zhǔn)。共同制定的一種全新思路的芯片級音源標(biāo)準(zhǔn)。 AC97標(biāo)準(zhǔn)首次采用了雙芯片結(jié)構(gòu)，即標(biāo)準(zhǔn)首次采用了雙芯片結(jié)構(gòu)，即把聲卡的數(shù)字部分與模擬部分分開，把模擬把聲卡的數(shù)字部分與模擬部分分開，把模擬部分的電路從聲卡芯片中獨立出來，稱之為部分的電路從聲卡芯片中獨立出來，稱之為Audio Codec的小型芯片，又稱的小型芯片，又稱AC97芯片。芯片。（12）軟聲卡和硬聲卡）軟聲卡和硬聲卡 目前微機上用的聲卡可以分為兩大類，目前微機上用的聲卡可以分為兩大類，一類是采用擴(kuò)

18、展卡的普通聲卡，包括一類是采用擴(kuò)展卡的普通聲卡，包括PCI、CNR、USB類型的聲卡；另一類是集成在類型的聲卡；另一類是集成在主板上的集成聲卡，它價格低廉，效果也主板上的集成聲卡，它價格低廉，效果也很好。很好。 集成聲卡又分軟聲卡和硬聲卡兩類。集成聲卡又分軟聲卡和硬聲卡兩類。 軟聲卡通常是在南橋芯片中具有軟聲卡通常是在南橋芯片中具有“集集成音效功能成音效功能”，即南橋芯片中具有部分，即南橋芯片中具有部分DC97芯片的功能。在主板上增加芯片的功能。在主板上增加AC97芯片，通過芯片，通過CPU的參與和軟件的合成就的參與和軟件的合成就可以完成普通聲卡的主要功能?？梢酝瓿善胀暱ǖ闹饕δ?。 如果在

19、主板上的同時集成有如果在主板上的同時集成有DC97芯芯片和片和AC97芯片，這類主板的集成聲卡芯片，這類主板的集成聲卡就稱為硬聲卡。就稱為硬聲卡。7聲卡的選用聲卡的選用 目前，市場上聲卡的品牌、型號眾多，目前，市場上聲卡的品牌、型號眾多，創(chuàng)新（創(chuàng)新（Creative）、傲銳（）、傲銳（Aureal）和帝）和帝盟（盟（Diamond）三家公司在聲卡制造領(lǐng)域）三家公司在聲卡制造領(lǐng)域都有出色的表現(xiàn)。都有出色的表現(xiàn)。（1）從產(chǎn)品的角度選用）從產(chǎn)品的角度選用 高檔聲卡高檔聲卡 中檔聲卡中檔聲卡 低檔聲卡低檔聲卡（2）從用戶的角度選用）從用戶的角度選用 普通用戶普通用戶 專業(yè)用戶專業(yè)用戶9.2 音音 箱箱

20、 音箱是多媒體微機的重要組成部分音箱是多媒體微機的重要組成部分之一，優(yōu)美的音樂、動聽的歌曲、美妙之一，優(yōu)美的音樂、動聽的歌曲、美妙的聲音都來自音箱。音箱是一種聲音還的聲音都來自音箱。音箱是一種聲音還原設(shè)備，它可將電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號，原設(shè)備，它可將電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號，然后輸出。然后輸出。1音箱的組成音箱的組成 有源音箱由放大器、接口部分、揚有源音箱由放大器、接口部分、揚聲器單元與箱體聲器單元與箱體4部分組成。部分組成。2音箱的主要技術(shù)指標(biāo)音箱的主要技術(shù)指標(biāo) （1）防磁設(shè)計）防磁設(shè)計 （2）輸出功率）輸出功率 輸出功率分為標(biāo)稱功率和最大承受功輸出功率分為標(biāo)稱功率和最大承受功率。標(biāo)稱功率就是我們常說的額定功率，率