1、4.3 声卡及音箱,4.3.1 声卡,声效卡又称为声音卡，简称声卡。,声卡用来连接麦克风（MIC）、激光唱片、声音输入设备、声音输出设备和MIDI设备并对声音信号进行处理，是多媒体电脑不可缺少的设备。声卡最早是采用FM音效合成技术，现在通常使用Wavetable音效合成技术，使声卡播放的声音品质更接近原音。有些声卡还采用了高级信号处理器（DSP）等技术，可以实现语音识别、数据实时压缩还原、3D环绕立体声等。,PCI总线声卡,4.3.1 声卡,（一）声卡的类型以声效卡中的模/数或数/模转换器（A/D、D/A）的位数来进行区分，声卡分为8位、16位、32位等。声卡的位数用来说明声卡产生音响的音质，
2、即声音记录和重放的不失真能力。8位声卡只能处理单声道数据，16位声卡处理的是双声道立体声数据，16位声卡可以达到CD的音质。按声卡的总线方式可分为ISA声卡和PCI声卡。ISA声卡一般为16位，PCI声卡为32位。PCI为32位总线，再加其133MB/s 的数据传输率和33MHz总线频率的明显优势，PCI声卡已成为目前的主流声卡。（二）声卡的控制芯片和主板的芯片组、显示卡的图形加速芯片一样，声卡的控制芯片也是决定声卡的主要因素。,4.3.1 声卡,声卡控制芯片一览表,4.3.1 声卡,（三）声卡的性能指标声卡是处理声音信息的设备，其性能指标均与声音有关，主要有：声音数据位、三维声效性能、是否有
3、MIDI支持接口、立体声频率响应范围、是否支持各种软件环境下的应用、是否有波表合成功能、是否支持全双工语音传输等。兼容性卡的兼容性分为软件兼容（如与DOS、Windows95/98、Windows NT/2000兼容）和硬件兼容（如与Sound Blaster、Sound Blaster Pro兼容等）两个方面，如兼容性不好，就可能在某种情况下没有声音或音质较差。合成方式合成方式分为波表（Wave table）合成和FM（Frequency Modulation，频率调制）合成，FM合成的声音与真实乐器相差很远，并且不能模拟自然界鸟语兽啼和人类的声音。波表合成是利用波表合成器以预先制作固化到R
4、OM 波表芯片中的波形声音为合成元素进行音响合成的，因而音色逼真，与波形音乐相比毫不逊色，但文件容量只有前者的几十分之一。波表合成就是提供电子乐器的合声与混响效果、各种复音和多音色、MIDI通道、合成多种乐器音响的能力等。早期的声卡均为FM合成，现在大多采用波表合成，典型产品是创新SB系列。,4.3.1 声卡,音效三维音效是近年发展的新技术，是比普通立体声更好的立体空间的声效性能。三维音效有DirectSound（简称DS）、DirectSound3D（D3D）、Aureal3D（A3D）、QSound3D（Q3D）、SRS等等。接口如MIDI接口、游戏（Game）接口、线输入（LineIn）
5、、线输出（LineOut）、麦克风（MicIn）、Speaker接口等。MIDI（Musical Instrument Digital Interface，乐器数字接口）是为了把电子乐器连到电脑上而规定的一种硬件接口标准，以及控制电脑和电子乐器之间信息交换的一套规则。,声卡接口图,4.3.1 声卡,4.3.1 声卡,全双工语音传输全双工语音传输是指能够同时处理语音信号和数字信号的能力，“接收”和“输出”声音可以同时进行。这个功能对于IP（Internet Phone）电话用户是必不可少的。（四）声卡的信号输入声卡的信号输入设备有三类，它们是三种不同性质的声音信号来源。麦克风：它插入声卡的MIC
6、插口，直接把声音转换成电子模拟信号， 由声卡将其数字化（模/数转换），形成波形（WAV）文件；激光唱片播放机：它把已经是数字化的声音信号送给声卡，声卡把它转换成模拟信号（数/模转换），直接送音箱输出；MIDI设备：把电子乐器（如电子琴、萨克斯管、鼓、吉他等，也称为MIDI设备）接到MIDI接口，当它演奏时，可以通过声卡将其记录并对其进行编辑加工，最后形成MIDI文件存储到磁盘上。MIDI文件可以由MIDI合成器转换成声音再播放出来。,4.3.1 声卡,（五）与多媒体安装相关的三个概念 计算机的CPU、存储器与外部设备之间的信息传递是通过信号线（即通道）进行的，PC系列微机共有三种控制信号线：
7、1.IRQ（Interrupt ReQuest，中断请求） CPU与外设的通信方式一般采用中断请求，为了中断CPU，这些设备就在中断请求线上把中断信号送给CPU。每个外设都使用自己的中断请求线，不允许两台外设使用同一条中断线，中断请求线又称为中断向量。,微机的IRQ值的分配,4.3.1 声卡,DMA（Direct Memory Access， 直接存储器存取）计算机与外设之间数据的传送有两条途径，一条是由CPU 来管理数据的传送，另一条是CPU不介入，而使用一种DMA芯片去执行数据传送。微机提供了好几个通道（称为DMA通道）供DMA芯片传送数据。DMA通道是一个高速数据通道，它用来在存储器和外
8、设之间传送数据。 由于声卡播放和录制声音信号时的数据量很大，而且大多数情况下都要求声卡能在后台方式下实时工作，因此数据的传送必须使用DMA方式。 通常按缺省设置即可，如果有冲突，应调整声卡的DMA设置。I/O端口CPU和存储器与外设进行通信时，是通过端口（接口）进行的。 每个端口都包括一组寄存器，有用来存放外设和主机间传送数据的数据寄存器；有用来保存外设或接口状态信息的状态寄存器；有将CPU 给外设接口的控制命令送给外设的命令寄存器。为了使主机访问外设方便起见，外设中每个寄存器都被赋于一个端口号，称为端口地址，用16位二进制代码表示。,4.3.2 音箱,音箱是多媒体电脑输出声音的设备，分为有源
9、（带功放）音箱和无源（无功放）音箱两种，常见的是有源音箱，这类音箱的特点是音箱带有电源插头，用于给功放电路供电。音箱通常为一对，用来实现立体声效果。如果要达到环绕立体声，则要配置五个音箱（需要声卡的支持）。,多媒体电脑音箱,4.3.2 音箱,（一）有源音箱的组成部分有源音箱的3大部件分别是扬声器、功率放大器和外壳，这三部分基本决定了有源音箱的档次。扬声器扬声器是任何音箱系统的关键部分，它具有宽广的频率响应，一般情况下，至少要达到45Hz20kHz，才能保证基本覆盖人耳的有效听力范围。该指标范围越宽，音箱的性能越好，制造难度也越大，成本也就越高。对大多数电脑用户来说，能达到40Hz20kHz的频
10、响就可以满足要求。根据这一特性，音箱根据扬声器可作如下分类：（1）前部音箱也就是传统的音箱，通常成对出现，用来处理全部的音频。为了兼顾高低频，大多数音箱是二分频的，用一个口径大些的橡皮边扬声器做中低音单元，再用一个球顶高音单元重放高频信号。它们从非常小到很大都有，要获得良好的低频响应，低音扬声器的口径越大越好，但这样会占用许多桌面空间。,4.3.2 音箱,（2）三件套音箱通常带有两个小型的环绕音箱，用于处理分频点以上的高音频。还有一个低音放大装置，其中包含功率放大器，为这3个音箱提供功率放大和处理低音。低音的处理不需要方向感，所以一个低音设备并不会影响听者的立体声感觉。计算机用的音箱，分频点通
11、常比较高，多为180Hz或更高。分频点用于分割声音，任何高于分频点的声音由环绕音箱处理。注意音频的分割非常圆滑，并不是陡然分割，以避免在音频谱中产生音频空洞。（3）4.1音箱系统4.1中的小数点并不是数位点，是一个描述符。4代表系统有四个环绕音箱，1代表有一个低音装置。在4.1音箱系统中没有独立的中央前置音箱，但是在小音场环境中，中央声道可以被有效地模拟。（4）5.1音箱系统具有这种配置的通常是家庭影院音响系统，不过也有一些PC音箱系统是5.1的。一些高级的家庭影院系统有6个或更多的环绕音箱，再加一个前置中央单元，成为通常所说的数码环绕系统，采用左（L）、中（C）、右（R）、左后（LS）、右后
12、（RS）5个方向输出声音。而在一个真正的家庭音响系统中，这5个声道相互独立。“.1”声道，则是一个专门设计的超低音声道，这一声道可以产生频响范围为20120Hz的超低音。,4.3.2 音箱,4.3.2 音箱,功率放大器功率放大器（简称功放）的作用是把电脑声卡输出的微弱信号放大输出，并且加入声音特效处理（例如3D音效）以改善音场。3D环绕立体声处理主要使用SRS（声音修正系统）技术和Space（空间）均衡器技术。此外还有以下音响技术：杜比环绕立体声（Dolby Surround，也称为Prologic）：Prologic是为观看电视和录像设计的一种环绕立体声模式。Prologic采用的是模拟形式
13、，不是数字形式。杜比数字音响系统（Dolby Digital，也称为AC-3）：在DVD电影中非常普遍的使用这种音频技术。它使用一种有损压缩技术压缩音频，而且其压缩比是可以调节的，具体的压缩比取决于音频流的内容。与Prologic不同，杜比数字音响系统是一个真正的数字系统，它的后部音箱分为左声道和右声道。杜比数字音响系统扩展（Dolby Digital EX）：这是音频领域对AC-3的最新改进，增加了一个后部中央声道。该标准现在并没有被广泛支持，但是在将来会成为一项很重要的技术。数字影院系统（Digital Theater System，DTS）：这是一种DVD影片音频解码格式，它使用低损音频
14、压缩技术。效果比AC-3稍好一点，通常服务于创作者。,4.3.2 音箱,外壳由于有源音箱的外壳影响到发声、磁屏蔽及外观等，所以，在有源音箱中，外壳的作用就相对重要些。音箱外壳所采用的材料以塑料壳和木壳为主。塑料壳的音箱往往具有活泼的外观，美丽的造型，更轻的重量和丰富的颜色。不过，大多数塑料壳音箱中看不中听，箱体太薄容易发生共振；相比之下，木壳音箱厚实、坚固，有比较好的音质，显得更高档些。但是这种说法并不绝对，还要具体检查音箱外壳的质量。,4.3.2 音箱,（二）有源音箱的技术指标功率在有源音箱中，功率也是一项技术指标。功率决定了音箱所能发出的最大声强，宏观上的感觉就是声音的最大震撼力。这项指标
15、对家用多媒体音箱来讲，其实意义不是很大，除非是很大房间需要有足够的音量来满足听者的要求。国际上对音箱性能指标中功率的标注方法有两种：额定功率与最大不失真功率。最大不失真功率是指声音刚好不失真（谐波失真3）时，音响放大器能输出的最大功率，这项指标和静态噪声指标结合才可以保证音箱的动态范围。通常商家为了迎合消费者的心理，经常把音乐功率标大，所以我们在选购多媒体音箱时应以最大额定功率为准。 磁屏蔽磁屏蔽是指扬声器上的磁铁对周围环境的干扰强度，理论上磁泄漏为零最好。电脑的显示器对周围的磁干扰非常敏感，显示器在工作时如果周围有磁场干扰，将会产生色彩失真，如屏幕上出现非正常的色斑、图像的颜色失真等。因此对
16、摆放在显示器周围的其他外设如音箱就有比较高的磁场屏蔽要求。多媒体音箱习惯上被安放在显示器的旁边，因此对音箱的磁屏蔽有一定要求，良好的磁屏蔽是优质音箱的保证。,4.3.2 音箱,频率范围与频率响应前者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）；后者是指将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，单位分贝（dB）。声压与相位滞后随频率变化的曲线分别叫做“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
17、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。电脑多媒体音箱的频率应该在80Hz20kHz左右。现在的音箱厂家对系统频响标注的范围般过大，高频部分差得还不是很多，但在低频端其标注值很难实现。所以在低音效果上定要耳听为真，不要轻易相信宣传单上的数值。还有一点要说明的是：现在在多媒体音箱的购买中有一种错误的倾向，就是过分看重低频部分的频率下限。要知道在多媒体领域的音乐播放是以MP3、CD、游戏的效果音与背景音乐以及影片中的人声与环境音效为主的，这些声音主要以中高音为主，所以在挑选多媒体音箱中应该更看中它的中高音表现能力，而不是低音。如果对低音极为感兴趣的话，建议
18、购买一个单独的低音炮。,4.3.2 音箱,失真度失真度是指声音在被音箱放大前和放大后的差别，用百分数表示，数值越小越好。失真实际上就是声音经放大后与原来的声音（放大前）听起来不一样了。失真分为谐波失真、互调失真和瞬态失真，具体内容如下：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存在的差异。它在音箱与扬声器系统中则是更为重要的，直接影响到音质音色的还原程度，所以这项指标与音箱的质量密切相关。由于人的耳朵对谐波失真最敏感，所以
19、通常以谐波失真的指标说明音响设备的性能。例如高保真音响的不失真指标是0.5；而通常低音炮的失真度都普遍较大，小于5就可以了。,4.3.2 音箱,阻抗阻抗是指扬声器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，高于16的是高阻抗，低于8的是低阻抗，音箱的标准阻抗是8。市场上音箱的标称阻抗有4、5、6、8、16等几种，其中以4和8居多。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。所以这项指标虽然与音箱的性能无关，但最好还是不要选择低阻抗的音箱，选择国际标准推荐值8即可。,4.3.2 音箱,静态噪声静态噪声是指音箱没有接入信号时，将音量开关调到最大位置时所发出的噪声。这种噪声量是有源音箱中放大电路所产生的，越小越好。在电声专业中，并不提静态噪声，而是使用信噪比指标说明音响设备的性能。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。信噪比低时，小信号输入时噪音严重，在整个音域的声音明显变得混浊不清，很影响音质。信噪比应当是越高越好。箱体体积音箱箱体以大为佳，箱体越重意味着所选的板材越厚、密度越高，抗谐振性能越好，就可以得到更好的音质。,
