第10章 聲卡與音箱

第10章聲卡與音箱聲卡:要求掌握聲卡的分類、聲卡的結(jié)構(gòu)、AC‘97標(biāo)準(zhǔn)、聲卡的主要參數(shù)、了解常見(jiàn)音效處理芯片。音箱:掌握音箱的分類、多媒體音箱的結(jié)構(gòu)、音箱的主要性能參數(shù)。熟練掌握獨(dú)立聲卡的安裝、聲卡驅(qū)動(dòng)程序的安裝、音箱與聲卡的連接。聲卡和音箱10.1聲卡10.1.1聲卡的分類按聲卡的放置方式分：板載和非板載聲卡；按接口分：ISA、PCI、USB聲卡；按取樣頻率的位數(shù)：8位、準(zhǔn)16位、真16位。按功能分：?jiǎn)温暤?、?zhǔn)立體聲、真立體聲、5.1聲道卡…..。10.1.2聲卡的結(jié)構(gòu)如圖10-1所示是一塊PCI總線的聲卡。圖10-1PCI聲卡的結(jié)構(gòu)1．?dāng)?shù)字信號(hào)處理器DSP聲卡的數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignalProcessor，簡(jiǎn)稱DSP)也稱聲卡主處理芯片，是聲卡的核心部件。DSP的功能主要是對(duì)數(shù)字化的聲音信號(hào)進(jìn)行各種處理，如聲波取樣和回放控制，處理MIDI指令等，有些聲卡的DSP還具有混響、合聲、音場(chǎng)調(diào)整等功能。DSP基本上決定了聲卡的性能和檔次，通常也按照此芯片的型號(hào)來(lái)稱呼該聲卡。有些板載聲卡將DSP的工作交給CPU來(lái)做。2．模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片Codec

Codec芯片用于模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換。Codec芯片是模擬電路和數(shù)字電路的連接部件，Codec負(fù)責(zé)將DSP輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以輸出到功率放大器和音箱，也負(fù)責(zé)將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到DSP。

Codec芯片和DSP的能力直接決定了聲卡處理聲音信號(hào)的質(zhì)量。

3.功率放大器功率放大器的主要作用是將Codec輸出的音頻模擬信號(hào)放大并輸出，同時(shí)也擔(dān)負(fù)著對(duì)輸出信號(hào)的高低音處理的任務(wù)。其功率為2X2W，由SpeakerOut孔輸出給耳機(jī)。4.總線接口聲卡的總線接口根據(jù)總線的不同，分為兩大類，一種是ISA聲卡，另一種是PCI聲卡。5.外部連接端口①話筒輸入插孔（Micin）粉紅色；語(yǔ)音輸入；②音頻輸入插孔（LineIn）淺藍(lán)色；MP3、隨身聽(tīng)等音源導(dǎo)入；③音頻輸出插孔(LineOut)草綠色；輸出到耳機(jī)或功放；④SPDIF（Sony/PilipsDigitalInterFace)Out/In（數(shù)字輸出/輸入）聲卡上光纖接口和同軸接口；抗干擾、衰減??；⑤Game/MIDI插口：與游戲桿、MIDI樂(lè)器（MIDI鍵盤、電子琴）連接，配專用軟件可構(gòu)成桌面音樂(lè)制作系統(tǒng)。

6.內(nèi)部連接端口①CDSPDIF（數(shù)字CD音頻輸入連接器）：屏蔽線連接光驅(qū)，播放CD，比從LineIn導(dǎo)入信號(hào)可減少電磁干擾；②輔助音頻輸入口（AUXIn）：機(jī)箱內(nèi)其他音卡、影卡的信號(hào)連接；③模擬CD音頻輸入口（CDIn）：四針的CD連接。10.1.3聲卡的基本工作原理

聲卡回放聲音的工作過(guò)程是：通過(guò)PCI總線或者聲卡的其他數(shù)字輸入接口將數(shù)字化的聲音信號(hào)傳送給聲卡，聲卡的I／0控制芯片和DSP接收數(shù)字信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行處理，然后傳送給Codec芯片，Codec芯片將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后輸出到功率放大器或直接輸出到音箱。聲卡錄制聲音的工作過(guò)程是：聲音通過(guò)Micin或Linein接口將模擬信號(hào)輸入到Codec芯片，Codec芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后傳送到DSP，DSP對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)I／0控制芯片和總線輸出到計(jì)算機(jī)。10.1.4音頻標(biāo)準(zhǔn)AC‘97標(biāo)準(zhǔn)要求把模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換部分從聲卡主處理芯片中獨(dú)立出來(lái)，形成一塊Codec芯片，使得模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換盡可能脫離數(shù)字處理部分，這樣就可以避免大部分模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換信號(hào)時(shí)所產(chǎn)生的雜波，從而得到更好的音效品質(zhì)。符合AC'97標(biāo)準(zhǔn)的Codec封裝建議的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為7×7mm2，48腳QFP封裝，各廠商Codec芯片的引腳互相兼容。2.音頻中的新技術(shù)——HDAudio

為了提供更加逼真的音頻效果，Intel推出了音頻新標(biāo)準(zhǔn)HDAudio，(HighDefinitionAudio高保真音頻），根據(jù)Intel的計(jì)劃，這個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)將取代現(xiàn)有的AC'97。這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)有：同時(shí)支持輸入／輸出各15條音頻流。每個(gè)音頻流都支持最高16聲道。每個(gè)音頻流支持8-，16-，20-，24-或32-bit的采樣精度。采樣率支持從6kHz到192kHz。對(duì)于控制、連接和編碼優(yōu)化的可升級(jí)擴(kuò)展。音頻編碼支持設(shè)備高級(jí)音頻探測(cè)實(shí)際音頻系統(tǒng)多為24bit/192KHz10.1.5板載聲卡1.軟聲卡：通過(guò)軟件模擬聲卡上的DSP功能配合Codec芯片的聲卡。

通常板載軟聲卡都是符合AC‘97規(guī)范的，所以大家就約定俗成地把軟聲卡稱為AC’97聲卡。對(duì)于軟聲卡，其主板南橋芯片中加入了聲卡控制功能，通過(guò)軟件模擬完成一般聲卡上DSP的功能，音頻的輸入／輸出(模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換)由一塊符合AC'97標(biāo)準(zhǔn)的Codec芯片完成。所以這類主板看不到較大的聲卡DSP芯片，只有一塊小小的Codec芯片。與硬聲卡相比，由于采用軟件模擬，CPU占用率比硬聲卡高，如果CPU速度達(dá)不到要求或者驅(qū)動(dòng)程序有問(wèn)題，很容易會(huì)產(chǎn)生爆音，影響音質(zhì)。

在板載AC'97軟聲卡的主板上，看不到較大的聲卡主處理芯片DSP，一般在PCI插槽上端的電路板上能看到一塊小小的方形Codec芯片，如圖10-4所示。圖10-2常見(jiàn)板載聲卡Codec芯片2．硬聲卡

為解決軟聲卡的缺點(diǎn)，有的主板采用了板載硬聲卡的方式。正規(guī)的硬聲卡符合AC'97標(biāo)準(zhǔn)，有一塊較大的主流聲卡DSP芯片，還有一塊較小的Codec芯片。為降低成本，主板上的板載硬聲卡往往不采用AC'97標(biāo)準(zhǔn)，只焊接一塊具有DSP和Codec功能的聲卡處理芯片(如CMl8738等4聲道聲卡芯片)，沒(méi)有安裝獨(dú)立的Codec芯片。但用戶更樂(lè)意接受這種硬聲卡，而不去關(guān)心其是否符合AC'97標(biāo)準(zhǔn)和帶有Codec芯片。一般在板載硬聲卡的主板上，只有一塊聲卡處理芯片，焊接Codec芯片的位置是空著的。(1)具有DSP芯片和獨(dú)立Codec芯片的聲卡(符合AC’97），

(2)DSP和Codec集成一起（不符合AC’97）。

在如圖所示的板載硬聲卡主板上，只有一塊聲卡處理芯片(內(nèi)部帶有CODEC），焊接Codec芯片的位置是空著的。板載硬聲卡處理芯片10.1.6聲卡的主要參數(shù)采樣位數(shù)、采樣頻率采樣：對(duì)時(shí)間上連續(xù)的模擬量等間隔的取足夠多的點(diǎn)稱采樣。采樣位數(shù)：信號(hào)幅度方向上的采樣精度稱采樣位數(shù)。例：用16位=65536來(lái)表達(dá)采樣點(diǎn)的音頻信號(hào)幅度即16位卡。采樣頻率：時(shí)間方向上的采樣精度，每秒對(duì)音頻信號(hào)的采樣次數(shù)。人耳聽(tīng)力范圍20—20KHz,目前大多聲卡采樣頻率已超過(guò)44KHz。

2.復(fù)音數(shù)：指MIDI樂(lè)曲在1秒內(nèi)發(fā)出的最大聲音數(shù)，復(fù)音多則音效逼真。通常有64，128等

3.動(dòng)態(tài)范圍：音量發(fā)生瞬間突變時(shí)設(shè)備所能承受的最大變化范圍。

4.Wave音效與MIDI音樂(lè)：模擬信號(hào)—ADC—數(shù)字音頻—保存成WaveForm文件.wav

MIDI文件(.mid)記錄了用于合成MIDI音樂(lè)的各種控制指令。5.輸出信噪比（S/N）：輸出信號(hào)電壓與噪聲電壓的比值。一般80dB，獨(dú)立聲卡可達(dá)195dB。6.雙工：同時(shí)雙向的傳送音頻數(shù)據(jù)。

7.主要的3D音頻API接口：

DirectSound3D(微軟)、A3D、EAX(創(chuàng)新)8.AC-3：杜比實(shí)驗(yàn)室提出的環(huán)繞聲標(biāo)準(zhǔn)，6聲軌。9.HRTF：一種實(shí)現(xiàn)3D音效定位的算法。

10.聲道數(shù)目：?jiǎn)温暤?、立體聲（包括2.1）、4聲道、6聲道(5.1)10.1.7常見(jiàn)聲卡主處理芯片1.CMI8738

驊訊公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，支持16位48KHz音頻，4聲道，提供光纖輸入/輸出功能，價(jià)格低。

CMI8738/PCI-6CH-MX芯片的外觀，如圖10-6所示。圖10-3CMI8738/PCI-6CH-MX2．FortemediaFM801-AUFM801-AU使用了HSP(主機(jī)信號(hào)處理)硬件／軟件的架構(gòu)，支持DirectSound、波表、以及Direct3D的音源定位模式。由于FM801-AU采用了HSP架構(gòu)，它需要占用較多的CPU使用率。FM801-AU采用了PCI2.2界面，支持與聲霸卡兼容的DOS實(shí)模式，內(nèi)建與Adlib兼容的音樂(lè)合成功能以及數(shù)字混音器，并支持多聲道、SPDIFOut、MPU-401連接口，復(fù)音數(shù)為64，具有立體音效的定位功能等。FM801-AU芯片的外觀如圖10-4。3．創(chuàng)新系列(1)CT-2518CT-2518芯片主要面向低端市場(chǎng)，低端產(chǎn)品支持雙聲道，具有8點(diǎn)插值運(yùn)算功能，是一款32位音頻處理器，具有128復(fù)音的波表合成功能，支持DLS音色庫(kù)和最高8MB的波表容量，支持EAX環(huán)境音效擴(kuò)展。其缺點(diǎn)是只提供立體聲輸出，無(wú)法支持如今流行的多聲道技術(shù)。(2)CT-5880CT-5880是從CT-2518發(fā)展出來(lái)的一個(gè)版本，它支持4聲道，并增加了對(duì)數(shù)字音頻的支持。在3D音效方面，CT-5880可以硬件加速DS3D、軟件模擬A3D1．0版和EAX，但在雙聲道模式下效果不太明顯。目前，一些大的主板廠商的板載聲卡也采用此芯片。不過(guò)，不支持6聲道輸出是其一個(gè)弱點(diǎn)，CT-5880芯片的外觀，如圖10-5所示。4．RealtekALC850RealtekALC850是最常見(jiàn)的板載AG97芯片。Realtek的ALG850是世界上首款8聲道的音頻AC‘972.3Codec芯片，采用48PinLQFP封裝。它包括4個(gè)16位雙通道DAC和一個(gè)立體聲ADC，它的4組立體聲輸出，帶有5位的音量控制。具備接口偵測(cè)功能的JackSense(環(huán)繞，中置／低音，前置，后置環(huán)繞)，一個(gè)PCBEEP發(fā)生器，以及抗噪功能。ALC850的外觀，如圖10-6所示。10.1.8聲卡的選購(gòu)

選購(gòu)聲卡與選購(gòu)其他配件一樣，要根據(jù)需要來(lái)選擇，也就是用聲卡來(lái)干什么。如果是普通的應(yīng)用，如聽(tīng)聽(tīng)CD、看看VCD，玩一玩游戲，選用一般的廉價(jià)聲卡或板載聲卡就可以了。如果對(duì)音響有較高的要求，就要選擇一塊高、中檔的產(chǎn)品?，F(xiàn)在流行的聲卡都是PCI接口，PCI聲卡技術(shù)已經(jīng)非常成熟，PCI接口賦予了聲卡許多新的特性，如多音流同時(shí)傳送、增強(qiáng)的DirectSound、DirectSound3D、A3D的支持等。聲音芯片的檔次就決定了聲卡的檔次，所以在選購(gòu)聲卡時(shí)要選擇主流芯片。高檔聲卡產(chǎn)品主要由Creative(創(chuàng)新)、Aureal(傲銳)和Diamond(帝盟)生產(chǎn)。10.2.1音箱的分類

1、按箱體材質(zhì)分:木質(zhì)音箱、塑料音箱；

2、按功率放大器位置分：有源（常用）、無(wú)源、10.2音箱圖10—7所示，分別是2.0(2個(gè)箱體)音箱、2.1(3個(gè)箱體)音箱、5.1音箱(6個(gè)箱體)和7.1音箱(8個(gè)箱體)

3、按聲道數(shù)量分:10.2.2多媒體音箱的結(jié)構(gòu)

1.箱體：表現(xiàn)聲音和音樂(lè)，容納揚(yáng)聲器和放大電路，有密封式和導(dǎo)向式；

2.揚(yáng)聲器單元：聲音回放，高音2-3.5in、4-6in中音和低音6.5in揚(yáng)聲器；

3.電源部分：交流電轉(zhuǎn)換為放大器用的低壓直流(一般20-30w)；

4.信號(hào)放大器：將微弱音頻信號(hào)放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器、音調(diào)調(diào)節(jié)。圖10-8揚(yáng)聲器10.2.3音箱的主要性能參數(shù)1.功率：決定音箱所能發(fā)出的最大聲強(qiáng)；分為額定功率：在一定頻率和波形的持續(xù)驅(qū)動(dòng)下，揚(yáng)聲器不發(fā)生任何損壞的最大電功率。一般2*30W最大功率：揚(yáng)聲器短時(shí)間所能承受的最大功率。2.頻率范圍與頻率響應(yīng)頻率范圍：音響系統(tǒng)的最低有效回放頻率與最高有效回放頻率之間的范圍。60Hz-18kHz±3dB頻率響應(yīng)：