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1、第7章 声卡与音箱,知识要点 了解声卡与音箱的结构 理解声卡的工作原理 理解声卡与音箱的技术指标,声卡的基本功能是完成数字音频信号与模拟音频信号的转换，并将模拟信号通过音箱输出。,【案例7.1】认识声卡的结构和工作原理,要求如下：1了解声卡的工作原理。2了解声卡的结构特点。3理解声卡的技术指标。,1、了解声卡的工作原理 声卡的工作原理的实质是数模转换过程。首先将应用程序处理的数字音频信号发送到声卡，由声卡将数字信号转给数模转换器处理，而数模转换器将数字信号转换成模拟信号，最后通过声卡的模拟音频信号输出口输出到音箱。,数模转换过程（DAC）完成数字信号到模拟信号的音频输出。模数转换（ADC）将模
2、拟音频信号输入设备输入的模拟信号通过数模转换器转换成数字音频信号，以便应用程序能够识别和处理。,2、认识声卡的结构特点 主流声卡有两种形式，一种是PCI接口声卡，另一类是集成声卡。 （1）认识PCI声卡,图7-1 声卡的结构图,输入输出接口,Digital Control芯片,Audio Codec芯片,CD_IN接口,TAD接口,AUX_IN接口,SPDIF接口,游戏杆及MIDI接口,Digital Control（声效处理芯片）声效处理芯片是声卡上较大的一块集成电路芯片，是声卡的主芯片。它的功能是完成音频回放、MIDI合成、音效处理等，因此声卡的性能取决于声效处理芯片的性能。,Audio
3、Codec（数/模转换器）其功能是完成模拟信号与数字信号的转换，以及采样编码任务，它的处理能力和信噪比对声卡的声音输出品质有非常大的影响。,CD_IN、TAD和AUX_IN接口CD_IN接口用于与光驱对应的模拟信号输出口相连，以实现光驱直接播放CD的功能。通常在购买光驱时，会附带这根音频连接线。TAD接口用于与Modem相连，实现电话自动应答功能。AUX_IN接口主要用于与MPEG卡、电视卡等视频卡相连。,SPDIF接口SPDIF接口是由SONY、PHILIPS推出的数字音频接口技术的简称，它是为解决声卡音质问题而被开发出来的。分为SPDIF OUT和SPDIF IN，大多数声卡都具备SPDI
4、F OUT功能。在接口形式上有同轴接口和光纤接口两种。,音频输入输出接口 MIC（麦克风）：用于连接麦克风。LINE IN（线路输入）：用于模拟信号的输入，可完成将磁带等模拟音频设备中的音频信号输入到计算机，并转换为数字信号。LINE OUT（线路输出）：因不通过声卡功放集成电路进行信号放大，故通常用于连接多媒体有源音箱，输出模拟音频信号。,SPEACKER（扬声器）：因通过声卡功放集成电路进行了信号放大，故通常用于连接多媒体无源音箱或耳机，输出模拟音频信号。JOYSTICK/MIDI（游戏杆/MIDI）：用于连接游戏操纵杆或游戏手柄等游戏控制器，也可用于连接电声乐器的MIDI接口，进行MID
5、I信号的传输。,（2）认识集成声卡主板集成声卡分为软声卡和硬声卡。主板集成软声卡集成软声卡主要依赖主板的南桥芯片来实现声效处理芯片的功能，因而主板上只有Audio Codec芯片。集成软件声卡还必须由CPU及相应软件来协同完成音频信号的处理，所以此类声卡对CPU的占用很高，对CPU的性能要求较高。常见集成AC97软声卡。,主板集成硬声卡目前一些中高档主板将PCI声卡的主芯片及辅助芯片都集成在主板上，类似于将声卡直接集成于主板上，而非软件声卡的替代方式。这类声卡如C-Media的CMI8738、CMI9739、CT5880等。此种方式集成的声卡对CPU的占用小，相对软声卡优势明显。,3、理解声卡
6、的技术指标 （1）复音数量数量越大，音色越好，代表声卡能同时发出多少种声音。目前声卡的硬件复音数有64位、128位两种。,（2）采样位数将声音从模拟信号转化为数字信号的二进制位数。即A/D，D/A转换精度。有8位、12位、16位三种，采样位数越大，采样精度越高，声音的还原质量越好。,（3）采样频率每秒采集声音样本的数量。语音为11.025kHz，音乐为22.05kHz，高保真为44.1kHz。采样频率越高，记录声音的波形就越准确，保真度越高，但要求的存储空间也就越多。,（4）信噪比指声卡对噪声的抑制能力，单位是dB（分贝），其值等于音频信号中有效信号与噪声信号的功率之比。信噪比的值越大说明声卡
7、的降噪性能越好，才能保证音色的纯正。普通声卡的信噪比在90dB以上，而高档声卡可达120dB。,（5）频率响应频率响应是衡量声卡D/A与A/D转换器频率响应的能力，良好的频响范围应当在人耳的听觉范围内。,（6）总谐波失真度声卡在完成数模转换过程后，输入的数字信号与输出的模拟信号的波形存在差异，差异程度越小，保真度越高。在数模转换时，会产生谐波，导致失真，总谐波失真用于衡量失真的程度，其值越小表示失真度越小。,（7）合成方式有FM合成和波表合成两种方式，现在的声卡大都采用波表合成方式。,【案例小结】,本案例讲述声卡的结构、工作原理和技术指标。声卡分为PCI声卡和集成声卡，而集成声卡又分为集成软声
8、卡和集成硬声卡，集成硬声卡相当于将PCI声卡直接做到主板上。软声卡对CPU的性能依赖较高，对CPU的占用率也较硬声卡高。,【案例7.2】认识音箱的结构、种类和技术指标,要求如下：1了解音箱的结构特点。2了解音箱的种类。3理解音箱的技术指标。,音箱是将模拟音频信号还原为人耳能听到的声音的输出设备。分为有源音箱和无源音箱。无源音箱不带功率放大器，主要依赖声卡所带的功放芯片输出来推动喇叭单元发声，此类音箱与声卡SPEAKER接口相连。有源音箱带有功率放大器，是目前最常见的音箱类型。,1、认识音箱的结构 （1）有源音箱由音箱体、扬声器单元、分频器和功率放大器组成，无源音箱除无功率放大器外，其它部分与有
9、源音箱相同。有源音箱需提供外部电源，无源音箱不需要外加电源。,（2）音箱体音箱体主要作用是防止扬声器前、后声波因相位相仿而抵消低频信号。音箱体还起到固定扬声器及其它电子元件的作用。,（3）扬声器单元扬声器是音箱中最重要的器件，按频响特征及功能可分为高音、中音、低音和全频带扬声器四类。,（4）功率放大器功率放大器由功放集成电路及相应的电子元件组成，实现对音频信号的放大功能。,（5）分频器分频器是根据频率将音频信号按设计要求划分频带，并将分频后的特定频带的音频信号传输到对应频带的扬声器。,2、了解音箱的种类 （1）音箱的种类按结构差异可分为书架式音箱、2.1声道、4.1声道、5.1声道音箱等几类。
10、,（2）书架式音箱具有两个性能相同的音箱，并且在其中一个箱体中放置功放电路及辅助电路。它通常采用二分频技术，将音频信号分为高音频带和中低音频带。,图7-3 书架式音箱,（3）2.1声道音箱由一个低音炮音箱和两个卫星音箱组成。,图7-4 2.1声道音箱,（4）4.1声道音箱是在2.1声道音箱的基础上，增加了两个环绕音箱来播放音源中的环境声音或背景声音，以创造更真实的立体声环境，故共有5个音箱。,（5）5.1声道音箱是在4.1声道音箱基础上增加了“中置”音箱，用来专门播放音源中的人声或影片的对白，故共有6个音箱。5.1声道音箱必须与5.1声道声卡匹配。,3、理解音箱的技术指标 （1）输出功率输出功
11、率决定音箱发声的最大强度。分为额定功率和峰值功率两种。额定功率是正常工作时输出功率值，而峰值功率是瞬间能达到的最大功率值。,（2）频响范围指音箱有效回放的最低频率与最高频率间的范围。,（3）失真度失真度是音箱技术指标中的一个重要评价指标，通常采用百分数来表示，它直接影响到声音的还原品质。,（4）信噪比信噪比是音箱技术指标中的一个非常重要的指标。过低的信噪比直接影响到音质，通常要求低音炮信噪比在70dB以上，其它音箱要求在80dB以上，值越高，音箱的性能越好。,（5）灵敏度灵敏度能产生全功率输出时的输入信号，输入信号越高，灵敏度越低。一般的90dB以上为高灵敏度，84dB以下为低灵敏度，84dB
12、到90dB之间为中灵敏度。过高的灵敏度会增加失真度。,（6）阻抗阻抗不会影响音箱的性能，但在输入信号相同的情况下，低阻抗音箱能得到更大的输出功率。音箱的标准阻抗是8欧姆。,（7）音频特效音箱采用的音频特效技术可以丰富音箱输出的音频信号的表现力。在硬件3D音效技术中目前主要运用了SRS、APX、Spatializer、Q-SOUND、Virtaul Dolby等。,【案例小结】,本节讲述了音箱的结构组成，音箱的种类和影响音箱性能的技术指标。对于音箱要求能识别音箱种类，并会合理安排音箱的放置位置，以获得良好的听觉效果。对于音箱的技术指标要求掌握输出功率、信噪比、频响范围和失真度等，并应用在音箱的选购实战中。,【知识回顾与延伸】,音箱选购的注意事项：外观 密封性 电流干扰 音质 防磁 品牌,
