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1、第7章 音频设备w了解声卡的分类w掌握声卡的性能指标w掌握音箱的性能指标w了解音箱和声卡的选购w了解话筒的工作原理w掌握话筒的选购7.1 声 卡 概 述w个人计算机的普及在一定程度上要归功于多媒体的发展，在多媒体的发展过程中，声卡的作用功不可没，因为声卡处理音频信号并通过音箱发出各种各样的声音，使人们的生活变得丰富多彩。7.1.1 声卡的基本构成w早期的计算机中并没有声卡，计算机只能通过主板上的PC喇叭发出单调的声音，人们无法通过计算机欣赏音乐。随着多媒体技术的发展，人们开发了专门用于处理音频信号的声卡，于是计算机就可以发出美妙动听的音乐了。w计算机把音频信号送入声卡进行处理，再由声卡输出，最
2、后通过音箱播放，因此可以说声卡是计算机中处理音频信号的工具。声卡的外观7.1.1 声卡的基本构成n声音处理芯片：是声卡中用来对声音信号进行处理的芯片，包括对声音信号的回放、采样和录制等，它是声卡中最重要的元件。n金手指：是声卡与主板连接的“通道”，以实现供电和数据传输功能。nMIDI接口：用于连接MIDI接口的音频或游戏设备。nSP/DIF接口：用于连接外部的音频设备，从该接口输出的是纯数字声音信号。7.1.1 声卡的基本构成nLine in接口：用于从外部声源将声音信号输入到声卡中。nMIC接口：用于将麦克风的声音信号输入到声卡中。nSpeak接口：用于将声音信号输出到音箱中。n后部输出接口
3、：可连接有源音箱或外部放大器以实现音频输出。7.1.2 声卡的总线结构wPCI总线结构的声卡是最常见的，早期的ISA总线结构的声卡已经被淘汰了。PCI声卡相对于ISA声卡来说有两大优势：一是PCI总线具有比ISA总线更高的传输速率，不需要像ISA声卡那样将波表的ROM或RAM存放在声卡上，而是直接将波表存入硬盘，使用时直接调至内存即可；二是PCI声卡可以支持更多的3D音效，达到更好的声音效果。7.1.2 声卡的总线结构w另外还有一种USB接口的声卡，这类声卡是在USB设备大量普及时出现的。USB接口的声卡支持即插即用，是纯数字化的音效信号，不易受电路与电压的干扰。但是由于其体积小巧，功能齐全，
4、因此价格较为昂贵。7.1.3 声卡的分类w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。1集成声卡w集成声卡是指在计算机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将集成声卡分为集成软声卡和集成硬声卡。1）集成软声卡w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，这种芯片完全依靠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。集成软声卡都符合AC97标准。常见的集成软声卡芯片有Realtek ALC系列的AC97 CODEC芯片。2）集成硬声卡w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
5、的声卡。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，CMI9739A和VIA Envy 24PT等。ALC655芯片和CMI9739A芯片音频处理芯片集成声卡术语介绍w集成声卡是指芯片组支持整合的声卡类型，比较常见的是AC97和HD Audio，使用集成声卡的芯片组的主板就可以在比较低的成本上实现声卡的完整功能。w声卡是一台多媒体电脑的主要设备之一，现在的声卡一般有板载声卡和独立声卡之分。在早期的电脑上并没有板载声卡，电脑要发声必须通过独立声卡来实现。随着主板整合程度的提高以及CPU性能
6、的日益强大，同时主板厂商降低用户采购成本的考虑，板载声卡出现在越来越多的主板中，目前板载声卡几乎成为主板的标准配置了，没有板载声卡的主板反而比较少了wAC97AC97的全称是Audio CODEC97，这是一个由英特尔、雅玛哈等多家厂商联合研发并制定的一个音频电路系统标准。它并不是一个实实在在的声卡种类，只是一个标准。目前最新的版本已经达到了2.3。现在市场上能看到的声卡大部分的CODEC都是符合AC97标准。厂商也习惯用符合CODEC的标准来衡量声卡，因此很多的主板产品，不管采用的何种声卡芯片或声卡类型，都称为AC97声卡。wHD AudioHD Audio是High Definition
7、Audio(高保真音频)的缩写，原称Azalia，是Intel与杜比(Dolby)公司合力推出的新一代音频规范。目前主要是Intel 915/925系列芯片组的ICH6系列南桥芯片所采用。集成声卡术语介绍2独立声卡w独立声卡是指独立安装在主板的ISA或PCI插槽中的声卡，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资源的占用率，结合功能强大的音频编辑软件，可以进行音频信息的处理。w独立声卡的音频处理芯片是声卡的核心，它决定了最后从声卡输出的声音的音质好坏，因此音频处理芯片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
8、、生产厂商等信息，是整个声卡电路板上面积最大的集成块，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。7.1.4 声卡的性能指标w声卡输出音质的好坏取决于声卡的性能高低，而声卡的性能高低则主要由下面一些指标来决定。9.1.4 声卡的性能指标w1数字音频采集w2声音采样位数w3波表合成w4MIDI规格w5数字信号处理w6复音数w7信噪比w8声道1数字音频采集w数字音频采集是指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。由于数字表示的声音是断续的，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，称之为抽样，其时间间隔称为抽样周期。常见的抽样频率有8kH
9、z，11.025kHz，22.05kHz，16kHz，37.8kHz，44.1kHz，48kHz等。2声音采样位数w采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。w声卡的位数是指声卡在采集和播放声音文件时所使用的数字声音信号的二进制位数，声卡的采样位数客观地反映了数字声音信号对输入声音信号描述的准确程度。如今市面上所有的主流产品都是16位的声卡，16位声卡能把输入的声音信号分为64K（216=64）个精度单位进行处理，可比较真实地还原声音信息。3波表合成w波表（WAVE TABLE）是波形表格的意思，它是将各种真实乐器所能发出的声音（包括各个音域
10、、声调）录制下来，存储为一个波表文件。播放时根据MIDI文件记录的乐曲信息向波表发出指令，从“表格”中逐一找出对应的声音信息，经过合成加工后回放出来。由于它采用的是真实乐器的采样，所以效果自然要好于FM。一般波表的乐器声音信息都以44.1kHz、16bit的精度录制，以达到最真实的回放效果。理论上，波表容量越大合成效果越好。早先的ISA声卡普遍使用的是FM合成，既频率调变。它运用声音振荡的原理对MIDI进行合成处理4MIDI规格w电子乐器数字化接口是一组由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
11、128个标准音色和81个打击乐器排列。5数字信号处理w数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是指声卡中专门处理效果的芯片，常常又被称为效果器，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，可以考虑使用带有DSP的声卡。6复音数w所谓“复音”是指MIDI乐曲在一秒钟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，直接影响到播放效果。如今的波表声卡大多提供64以上的复音值，而多数MIDI的复音数都没有超过32，所以波表声卡音色丢失现象不会发生。7信噪比w信噪比（S
12、ignal to Noise Ratio，SNR）是一个诊断声卡抑制噪声能力的重要指标。通常，有用信号与噪声信号功率的比值就是SNR，单位是dB。SNR值越大则声卡的滤波效果越好。按照微软在PC98中的规定，SNR至少要大于80dB才符合标准。从AC97开始，声卡中的ADC，DAC必须与混音工作及数字音效芯片分离。8声道w支持多声道是选购声卡的重要指标，支持的声道数越多，再配合相应的音箱，可以让听众感觉好像被包围在一个音场中，为听众带来不同方向的声音环绕，可以获得身临其境的听觉感受。如今多声道技术已经广泛融入于各类中高档声卡的设计中，现在声卡至少应该支持6声道，有的声卡甚至可以支持10声道。7
13、.2 音 箱 概 述w音箱的作用是负责将声卡处理过的音频信号播放出来，因此音箱的作用不可小视。下面将介绍音箱的相关知识。7.2 音 箱 概 述w7.2.1 音箱种类w7.2.2 音箱的性能指标7.2.1 音箱种类w音箱可以按多种方式进行分类：n按照箱体材质的不同可分为塑料音箱和木质音箱。n按照声道数量可分为2.0式（双声道立体声）、X.1（X代表多少个小卫星喇叭，1表示一个低音炮，X一般从28）音箱等。n根据计算机的输出方式来分，有普通接口（声卡输出）音箱和USB接口音箱。n根据功率放大器的内外置来分，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，有特别要求的才采用无源
14、音箱。解释音箱类别7.2.2 音箱的性能指标w音箱性能的高低影响声卡输出音频信号还原的真实性，其性能指标包括以下方面。7.2.2 音箱的性能指标w1功率w2频率响应范围w3失真度w4阻抗w5信噪比w6灵敏度w7箱体材料w8音箱单元1功率w音箱的功率是指音箱所能发出的最大声强，直观地表示就是声音能有多大。音箱的功率主要由它的功率放大器芯片的功率决定，此外还与电源变压器的功率有关。目前一般的多媒体音箱的功率范围在2550W之间。2频率响应范围w频率响应范围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，单位是赫兹（Hz）。音箱的频率响应范围越宽，能够还原的声音频段就越宽，声音也就越自然。3失
15、真度w失真度可分为谐波失真、互调失真和瞬态失真。其中，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原信号与回放音色之间的差异。3失真度w瞬态失真在音箱与扬声器系统中是最为重要的，直接影响到音质音色的还原程度，所以这项指标与音箱的品质密切相关，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，而通常低音炮的失真度都普遍较大，小于5%就可以接受了。4阻抗w阻抗是指扬声器输入信号的电压与电流的比值。在功放与输出功率相同的情
16、况下，低阻抗的音箱可以获得较大的输出功率，音箱的标准阻抗是8。5信噪比w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，小信号输入噪声严重，使整个音域的声音明显变得混浊不清，很影响音质。信噪比低于80dB的音箱和低于70dB的低音炮建议不要购买。6灵敏度w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84dB以下为低灵敏度，87dB为中灵敏度，90dB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。7箱体材料w音
17、箱在发声时会产生共振，如果箱体材料单薄，则箱体会产生谐振，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，优质的木制音箱具有更好的音频回放能力。8音箱单元w好的音箱单元频响范围非常宽，低频甚至可达到30Hz。但是一些劣质音箱的低音单元直径只有5英寸，而5英寸根本不能够还原30Hz的声音，所以在选购时要注意音箱单元是否和参数匹配。7.3 声卡和音箱选购指南w美妙的音乐令人陶醉，因此计算机音频系统的选择也很重要。下面将介绍计算机的音频系统的组成部分声卡和音箱的选购。7.3.1 知识讲解w下面分别介绍在声卡和音箱的选购中需要注意的一些问题。1声卡选购指
18、南w如果对声音效果的要求不高，那么可以选择使用主板上的集成声卡，现在大多数主板都包含有集成声卡，并且大多都是6声道以上的，音质效果也非常不错。这里主要介绍独立声卡的选购方法。1）选择合适的声音处理芯片w声音处理芯片是声卡的灵魂。好的声音处理芯片不仅回放效果出色，而且还能进一步过滤噪声、杂波等。如创新的EMU10K1和EMU10K2就属于顶级的声音处理芯片。如果声卡方面的预算不多，可以购买采用CMI8738，YMF-724/744等声音处理芯片的声卡。2）注意声卡的做工w在声卡中要同时处理数字信号和模拟信号，而模拟信号易受到机箱内的电磁波干扰，造成声卡输出的音频信号产生噪声。做工精良的声卡可有效
19、地屏蔽这些噪声，使从音箱发出的声音尽量纯净。2音箱选购指南w现在音箱的品牌很多，仿制假冒的产品也多，所以在挑选时应该特别小心，可从以下几个方面进行考查。1）观察音箱w检查音箱外观。假冒产品做工粗糙，其中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，重量越重说明音箱没有偷工减料。2）听音w选购音箱时最主要的还是听，在检查完外观后就要来试听一下了。w首先拔下音频输入线，音量调至最大听电流声，声音越小越好，一般在20cm外听不到
20、电流声就行。好音箱可在人耳离喇叭10cm处都听不到任何噪声。w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。可以带一张惠威试音碟（计算机市场有卖），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。2）听音w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噪声，音乐中没有“啪啪”的电位变换干扰。3）品牌w最后要确立购买音箱的品牌，著名品牌的音箱在选料、做工和质保等方面都比普通杂牌音箱好。7.3.2 典型案例w由于市场中各种档次的声卡和音箱数量众多，读者在选购时难以选择经济实用的产品，因此这里向用户列出
21、几种主流的声卡和音箱产品，希望对用户选购时有所帮助。声卡创新声卡创新声卡创新声卡德国坦克乐之帮音箱品牌漫步者音箱漫步者最贵音箱三诺音箱爱国者音箱轻骑兵音箱轻骑兵惠威音箱惠威最贵音箱5.1音箱7.1音箱共振音箱共振音箱介绍 共振音响没有喇叭的音响，就是说共振音响没有喇叭，也可以像普通音响一样播放出悠扬的乐曲。 共振音响是一款新产品，市面上极为少见，共振音响的出现，其宗旨就是打破传统普通音响音效的局限性，因为普通音箱的传声是经过喇叭水平震荡空气传递达到音效效果的，且有一定的局限指向性；共振音响就不会这样，共振音响可以以360周率传播。 共振音响是让音频经过转换后以机械振动介质面（木质桌面、玻璃等）
22、，使介质整个物体产生共振，从而使物体播放出悠扬的乐曲。 共振音响还有一种独特的特有的穿透性！就是说共振音响可以通过介质面把音效穿过介质，达到介质的另一面也可以收听到乐曲，也就是说如果你把共振音响安装到房门或某些墙面上，你在这边放乐曲，另一边也可以同时和你一起共享悠扬的意境。有源与无源音箱w有源音箱有源音箱（Active Speaker）又称为“主动式音箱”。通常是指带有功率放大器的音箱，如多媒体电脑音箱、有源超低音箱，以及一些新型的家庭影院有源音箱等。有源音箱由于内置了功放电路，使用者不必考虑与放大器匹配的问题，同时也便于用较低电平的音频信号直接驱动。此外，还有一些专业用内置功放电路的录音监听
23、音箱和采用内置电子分频电路和放大器的电子分频音箱也可归入有源音箱范畴。w无源音箱无源音箱（Passive Speake）又称为“被动式音箱”。无源音箱即是我们通常采用的，内部不带功放电路的普通音箱。无源音箱虽不带放大器，但常常带有分频网络和阻抗补偿电路等。有源音箱通常标注了内置放大器的输出功率、输入阻抗和输入信号电平等参数。有源超低音箱则还标注了输入信号的频率特性（如全频带信号还是低频信号）、低通滤波器特性等参数。无源音箱一般标注阻抗、功率、频率范围等参数。有源音箱与无源音箱w最简单的音响系统包括三个环节：音源、功放和音箱。音源（PC、CD机等）输出信号较小，且音箱的阻抗低，近乎短路易使音源设备过载，在音源和音箱之间加一级功率放大器(简称功放)，将音源输出的微弱信号放大到足够的功率去推动音箱，发出足够的音量，同时不会使音源设备过载。 有源音箱就是将功放设在音箱内部，可直接与音源连接并正常工作的音箱。 返回
