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1、第10章 声卡、音箱和网卡,虽然目前几乎所有主板都集成有声卡和网卡，但有时为了更高性能的要求，就会选配独立的声卡和网卡。,10.1 声卡,10.1.1 声卡的分类 （1）按声卡是否为单独一块扩展卡，分为扩展卡型声卡（ISA声卡、PCI声卡）与板载声卡。板载声卡又分为硬声卡和软声卡。 （2）按声卡是安装在机箱内还是放置在机箱外，分为内置声卡与外置声卡。 （3）按声卡与主机的接口，分为ISA声卡、PCI声卡和USB声卡（外置）。 （4）按声卡取样频率的位数不同，分为8位声卡、准16位声卡、真16位声卡等。 （5）按声卡功能的不同，分为单声道声卡、准立体声声卡、真立体声声卡、5.1声卡等。 （6）按
2、照声卡的性能和价格，又分为低档、中档和高档声卡。 声卡芯片是声卡最关键的部件，也可以根据声卡芯片的型号来分类，还可以按照声卡的品牌来分类。,10.1.2 声卡的结构 如图10-1所示是一块PCI总线的声卡。,1数字信号处理器 声卡的数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）也称声卡主处理芯片，是声卡的核心部件。DSP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指令等，有些声卡的DSP还具有混响、合声、音场调整等功能。DSP基本上决定了声卡的性能和档次，通常也按照此芯片的型号来称呼该声卡。 2模-数与数-模转换芯片Codec Co
3、dec芯片用于模-数和数-模转换。Codec芯片是模拟电路和数字电路的连接部件，负责将DSP输出的数字信号转换成模拟信号以输出到功率放大器和音箱，也负责将输入的模拟信号转换成数字信号输入到DSP。Codec芯片和DSP的能力直接决定了声卡处理声音信号的质量。,3功率放大器 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，输出可以直接推动音箱的功率，同时还担负着对输出信号的高低音分别进行处理的任务。声卡上的功率放大器型号多为XX2025，功率为22W，音质一般。由于它在放大声音、音乐等信号的过程中也同时放大了噪声信号，所以从其输出端（Speaker Out）输出的噪声较大。比较简单
4、的解决方法是绕过功率放大器，利用声卡上的线性模拟输出（Line Out）端口连接音箱，这样，音质的好坏就直接取决于DSP、Codec芯片和外接的音响设备（一般是有源音箱）了。,4外部连接端口 （1）话筒输入（Mic In）插孔（粉红色） （2）音频输入（Line In）插孔（浅蓝色） （3）音频输出（Line Out）插孔（草绿色） （4）SPDIF Out/In（数字输出/输入） （5）Game/MIDI插口 （6）内部连接端口,10.1.3 声卡的基本工作原理 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
5、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，然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 In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，DSP对信号进行处理，经I/O控制芯片和总线输出到计算机。,10.1.4 音频标准 1AC97标准 为了能够使微机提供高品质、低成本的音效，1996年6月由Intel、创新、NS、Analog Device与Yamaha共同提出了Audio Codec97（简称AC97，意为“音效多媒体信号编/解码器”）标准，19
6、97年开始执行。该标准得到了许多著名DSP生产厂商的支持，同时也获得了各个主板芯片组厂商的响应，目前最新的版本已经达到了2.3版。因为在计算机中，数据都是以数字的形式来处理和传输的，AC97标准主要要求在电路结构上把数字部分和模拟部分相互分开，以降低电磁干扰和提高性能，适用于声卡和Modem的设计。,2音频中的新技术HD Audio 为了提供更加逼真的音频效果，Intel推出了音频新标准HD Audio，其编码方式的名称为Azalia，根据Intel的计划，这个编码标准将取代现有的AC97标准。这个新标准的特点有： 同时支持输入/输出各15条音频流。 每个音频流都支持最高16声道。 每个音频流
7、支持8、16、20、24或32bit的采样精度。 采样率支持从6kHz到192kHz。 对于控制、连接和编码优化的可升级扩展。 音频编码支持设备高级音频探测。,10.1.5 板载声卡 1软声卡 软声卡就是利用主板南桥芯片中加入的声卡控制功能，通过软件模拟声卡，完成一般声卡上DSP的功能。音频的输入/输出（模/数与数/模转换）由一块符合AC97标准的Codec芯片完成。所以这类主板看不到较大的声卡DSP芯片，只有一块小小的Codec芯片。与硬声卡相比，由于采用软件模拟，CPU占用率比硬声卡高，如果CPU速度达不到要求或者驱动程序有问题，很容易会产生爆音，影响音质。,2硬声卡 为解决软声卡的缺点，
8、有的主板采用了板载硬声卡的方式。正规的硬声卡符合AC97标准，有一块较大的主流声卡DSP芯片，还有一块较小的Codec芯片。为降低成本，主板上的板载硬声卡往往不采用AC97标准，只焊接一块具有DSP和Codec功能的声卡处理芯片（如CMI8738等4声道声卡芯片），而没有安装独立的Codec芯片。但用户更乐意接受这种硬声卡，而不去关心其是否符合AC97标准和带有Codec芯片。一般在板载硬声卡的主板上，只有一块声卡处理芯片，焊接Codec芯片的位置是空着的。,10.1.6 声卡的主要参数 1采样位数与采样频率 音频信号是连续的模拟信号，而计算机只能处理数字信号，因此，计算机要对音频信号进行处理
9、，首先必须进行模/数（A/D）转换。这个转换过程实际上就是对音频信号的采样和量化过程，即把时间上连续的模拟信号转变为时间上不连续的数字信号，只要在连续量上等间隔地取足够多的点，就能逼真地模拟出原来的连续量。这个“取点”的过程称为采样（Sampling），采样精度越高（取点越多），数字声音越逼真。其中，信号幅度（电压值）方向采样精度称为采样位数，时间方向的采样精度称为采样频率。,2复音数 在各类声卡的命名中，经常会发现诸如64、128之类的数字，有些用户乃至商家将它们误认为是64位、128位声卡，代表采样位数，其实64、128代表的只是此卡在MIDI合成时可以达到的最大复音数。所谓复音，是指MI
10、DI乐曲在1s内发出的最大声音数目。波表支持的复音值如果太小，一些比较复杂的MIDI乐曲在合成时就会出现某些声部被丢失的情况，将直接影响到播放效果。复音越多，音效越逼真，但这与采样位数无关，如今的波表声卡可以提供128以上的复音值。,3动态范围 动态范围是指当声音的增益发生瞬间突变时，也就是当音量突然改变时，设备所承受的最大变化范围。这个数值越大，表示声卡的动态范围越广，就越能表现出作品的情绪和起伏。一般声卡的动态范围在85 dB左右，能够达到90dB以上的声卡就是非常好的声卡了。 4Wave音效与MIDI音乐 Wave音效合成与MIDI音乐合成是声卡最主要的功能。其中，Wave音效合成是由声
11、卡的ADC和DAC来完成的。模拟音频信号经ADC转换为数字音频后，以文件形式存放在磁盘等介质上，就成为声音文件。这类文件称之为Wave Form文件，通常以.wav为扩展名，因此也称为WAV文件。Wave音效可以逼真地模拟出自然界的各种声音效果。可惜的是，WAV文件需要占用很大的存储空间，也正是由于这个缺点，而成就了MP3。,5输出信噪比（S/N） 输出信噪比是衡量声卡音质的一个重要因素，它是输出信号电压与同时输出的噪声电压的比值，单位是dB（分贝）。这个数值越大，表示输出时信号中被掺入的噪声越小，音质就越纯净。声卡作为计算机的主要输出音源，对信噪比的要求相对较高。由于声音通过声卡输出时，需要
12、经过一系列复杂的处理，所以决定一块声卡信噪比大小的因素也有很多。由于计算机内部的电磁辐射干扰很严重，所以集成声卡的信噪比很难做到很高，一般在80dB左右。PCI声卡一般拥有较高的信噪比（大多数可以轻易达到90dB），有的高达195dB以上。较高的信噪比保证了声音输出时的音色更纯，可以将杂音减少到最低限度。而音色的好坏则取决于产品所选用的DSP音效芯片和声卡的做工。 6双工 声卡双工就是指在放音的同时，也能够采集录音。此功能在一般情况下感受不到，但是当用户使用网络电话进行音频聊天时，双工声卡的优点就可以体现出来，可实现一边聊天一边播放音乐。目前的声卡大都是全双工声卡。,73D音频中主要的API
13、API即编程接口，3D音频的API中包含许多关于声音定位与处理的指令与规范，其性能直接影响3D音效的表现力。3D音频中的API主要有DirectSound 3D、A3D和EAX 3类。 （1）DirectSound 3D （2）A3D （3）EAX,8AC-3 AC-3是针对完全数字式的编码信号的，所以其正式英文名为Dolby Digital，是由著名的美国杜比实验室（Dolby Laboratories）提出的一个环绕声标准。AC-3规定了6个相互独立的声轨，分别是前置两声道、后置环绕两声道、一个中置声道和一个低音声道。其中，前置、环绕和中置5个声道建议为全频带扬声器，低音声道负责传送低于8
14、0Hz的超重低音。早期的AC-3最高只能支持5.1声道，在经过不断的升级改进后，目前AC-3的6.1 EX系统增加了后部环绕中置的设计，让用户可以体验到更加精准的定位。 9HRTF HRTF是Head Related Transfer Function的缩写，中文意思是“头部对应传输功能”，它也是实现3D音效比较重要的一个因素。简单讲，HRTF是一种音效定位算法，它的实际作用是用数字和算法“欺骗”我们的耳朵，使我们认为自己身处在一个真实的声音环境中。,10声道数目 声道数目就是声卡处理声音的通道的数目。最初是单声道，后来又发展出立体声、5.1声道、4声道等。 单声道缺乏对声音的定位，而立体声在
15、录制过程中使用了两个独立的声道，从而达到了很好的声音定位效果。立体声技术使听众可以清楚地分辨出各种声音来自的方向，接近于临场感受。现在几乎所有声卡都是立体声的。,10.1.7 声卡的主处理芯片 1CMI8738 CMI8738是骅讯公司设计生产的声卡主处理芯片，提供SPDIF In/Out以及光纤输入/输出功能，支持4声道输出，采用的算法是HRTF 3D。CMI8738最高可以支持16位48kHz音频采样，而且支持相当多的音频标准，如DS3D、EAX 1.0版和2.0版、A3D 1.0版等。与其他芯片不同的是，CMI8738将Codec集成在声卡主处理芯片里面，这样可以降低DSP将信号发送到C
16、odec时产生的噪声，但这会导致其硬波表合成器效果差（可以通过安装Yamaha的软波表来弥补这一缺陷），CPU占用率大。,2Fortemedia FM801-AU 图10-4 FM801-AU FM801-AU使用了HSP（主机信号处理）硬件/软件的架构，支持Direct Sound、波表、以及Direct 3D的音源定位模式。由于FM801-AU采用了HSP架构，与WinModem一样，需要占用较多的CPU运算资源。FM801-AU采用了PCI 2.2界面，支持与声霸卡兼容的DOS实模式，内建与Adlib兼容的音乐合成功能以及数字混音器，并支持多声道、SPDIF Out、MPU-401接口，复音数为64，具有立体音效的定位功能等。FM801-AU芯片的外观如图10-4所示。,3创新系列 创新公司是目前PCI声卡厂商中的领头羊，在声卡的低、中、高端领域都有其产品，而且均采用自己设计的音效处理器。 （1）CT-2518芯片主要面向低端市场，具有8点插值运算功能，是一款32位音频
