第4章声卡和音箱.ppt.Convertor

声卡和音箱构成了计算机系统的音频系统 让计算机可以发出各种美妙的声音 让人们享 受多媒体带来的快乐 多媒体计算机是指能综合处理多媒体信息载体的计算机 要想让计算机发出声音 声卡是必不可缺少的设备之一 声音由音高 音量 音色三要素组成 声卡是实现声波 数字信号转换的硬件设备 音箱则 是声音的再现设备 声卡 Sound Card 声卡是多媒体技术中最基本的组成部分 是实现声波 数字信号相互 转换的一种硬件 声卡的基本功能是把来自话筒 磁带 光盘的原始声音信号通过模数转 换器 ADC 将声波振幅信号采样转换成一串数字信息后存放到计算机中 重放声音时 这些数字信息送到数模转换器 DAC 以同样的采样频率还原为模拟波形 待放大后输 出到耳机 扬声器 扩音机 录音机等声响设备 或通过音乐设备数字接口 MIDI 使乐器 发出美妙的声音 这一过程需要利用脉冲编码调制技术 PCM 来实现 PCM 技术的两个要素是采样频率和样本量 CD 唱盘的采样频率是 44 1KHz 这也是 MPC 标准的基本要求 样本量的大小决定了声音的动态范围 普通声卡的样本量一般为 16 位 4 3 声 卡 概 述 SP 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 4 3 1 声卡的基本构成 音频接口与性能 声卡采用 3 5mm 立体声模拟信号输出接口 每个接口有 2 路模拟音频信号输出 4 3 2 声卡的类型 声卡发展至今 主要分为独立式声卡 集成式和 USB 式三种接口类型 以适用不同用户的 需求 三种类型的产品各有优缺点 集成声卡占据了市场主流 独立声卡成了音乐发烧 友的高端产品 独立式声卡 独立声卡为音乐发烧友的高端产品 接口主要为 PCI 式 集成式 此类产品的相关电路和芯片都集成在主板上 具有不占用 PCI 接口 成本低廉 兼容性更好等优势 能够满足普通用户的绝大多数音频需求 集成声卡占据了市场主流 USB 式声卡 是创新公司独家推出的一个新兴事物 它通过 USB 接口与 PC 连接 具有使 用方便 便于移动等优势 但这类产品主要应用于特殊环境 如连接笔记本实现更好的音 质等 目前市场上的外置声卡并不多见 集成声卡设计规范 AC97 和 HAD AC97 采用软件和硬件混合处理音频技术 HAD 支持设备感知和接口定义功能 每个接口的功能可以随意设定 1 数字音频采样频率 数字音频采样频率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 称之为采样 其时间间隔称为采样周期 常见的抽样频率有 8kHz 11 025kHz 22 05kHz 16kHz 37 8kHz 44 1kHz CD 48k DVD Hz 等 4 3 3 声卡的性能指标 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 2 声音采样位数 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 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 支持的声道数 声卡主要有三种 即单声道 立体声和环绕声 现在的声卡大多是支持环绕立体声的 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 4 波表合成 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 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 5 MIDI 规格 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 128 个标准音色和 81 个打击乐 器排列 6 数字信号处理 数字信号处理 Digital Signal Processing DSP 是指声卡中专门处理声音效果的芯片 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 7 复音数 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 8 信噪比 信噪比 Signal 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 93dB 才符合标准 从 AC 97 开始 声卡中 的 ADC DAC 必须与混音器及数字音效芯片分离 1 选则集成还是独立声卡 声音表现是一种非常主观 个人化的感受 一块声卡的音响效果 对某个人来说 认为音 效表现很好 但对另一个人就并非如此 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 如果对音质的要求比较高 可以考虑采用高档的独立声卡 4 3 4 声卡选购指南 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 统的组成部分之一 声卡的选购 2 选择合适的声音处理芯片 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 3 注意声卡的做工 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地屏蔽这些噪声 使从音箱发出的 声音尽量纯净 4 试 听 在选购声卡时 应该在现场或提供的演示场合配合选配的音箱试听 以确定声卡的音质是 否符合自己的聆听习性 同时应根据所欣赏的条件 适当选配多声道的音箱 如用于经常观赏 DVD 影片 的话 则必须挑选支持 5 1 声道的声卡 同时还必须注意声卡要支持 AC 3 信号 要有 AC 3 信号输出 以便于后级 AC 3 解码器的处理 4 4 音 箱 概 述 音箱器材包括音频功放和音箱这两大类产品 功放负责将 CD DVD 等音源信号进行解 码并放大功率 然后将处理过的信号通过音箱连接线传输至音箱 音箱所要负责的就是重 放声音 音箱分有源音箱和无源音箱 一般来说 有源音箱由于在箱体内内置了功放电路 所以单独的电源为其功放电路提供电力支持 不过它们的运作方式是一样的 电脑音箱多使用有源音箱 其作用是负责将声卡处理过的音频信号播放出来 4 4 1 音箱种类 音箱可以按多种方式进行分类 按照箱体材质的不同可分为原木音箱 合成木质音箱和塑料音箱 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 2 8 音箱等 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 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音箱 4 4 2 电脑音箱的结构 音箱是将音频信号还原成声音信号的一种装置 音箱包括箱体 喇叭单元 分频器 吸音 材料四个部分 高品质功率强劲环形变压器 标准 12dB 分频器 4 4 3 音箱的箱体结构类型 音箱的箱体用来消除扬声器单元的声短路 抑制其声共振 拓宽其频响范围 减少失真 其外型结构有书架式和落地式之分 还有立体式和卧式之分 箱体内部结构又有密闭式 倒相式 带通式 空纸盆式 迷宫式 双腔开口式 1 4 波长加载式 对称驱动式和导筒式 4 4 4 音箱的主要性能指标 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 1 频率响应和有效频率范围 频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与音箱相连接时 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 变化量 称为频率响应 单位分贝 dB 这是考察音箱性能优劣的一个重要指标 它与音箱的性能和价位有着直接的关系 其分贝值越小 说明的频响曲线越平坦 失真越 小 性能越高 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 2 功率 音箱音质的好坏和功率没有直接的关系 功率决定的是音箱所能发出的最大声强 也就是 音箱发出的声音的震撼力 功率有两种标注方法 额定功率与瞬间峰值功率 前者是指在额定范围内用持续 的模拟信号驱动一个 8 扬声器 在一定间隔并重复一定次数后 扬声器不发生任何损坏 的最大电功率 后者是指扬声器短时间所能承受的最大功率 通常商家为了迎合消费者心 理 标出的是瞬间 峰值 功率 一般是额定功率的 8 倍左右 所以在选购多媒体音箱时要 以额定功率为准 音箱的功率不是越大越好 适用就是最好的 对于普通 20 平米左右的房间来说 真正意义上的 60W 功率 指音箱的有效输出功率 30W x 2 是足够的了 但功放的储备功率 越大越好 最好为实际输出功率的 2 倍以上 比如音箱输出为 30W 则功放的能力最好大 于 60W 对于 HiFi 系统 驱动音箱的功放功率都很大 3 失真度 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 动而导致原信号与回放音色之间的差异 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 额定阻抗 额定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 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 灵敏度是指能产生全功率输出时的最低输入信号 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 音箱单元 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 8 箱体材料 箱体材料 材料厚度及质量与音箱成本和音箱的性能有直接关系 音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有塑料 金属 木制 高密度纤维板 刨花板 胶合板 中 密度刨花板 中密度纤维板 实木板 等材料 塑料箱体一般用于小型音箱 其效果比较 干涩 没有弹性和光泽 适用于不注重音质的消费者 金属箱体音箱 高频性能优良 通透 性极佳 光泽感强 音染不易控制 比较少采用 木质音箱中以实木音箱为顶级材料 优 质的木制音箱具有更好的音频回放能力 4 4 5 音箱选购指南 现在音箱的品牌很多 购买音箱主要要注意使用定位 档次要求不同 在选购时有很大的 差异 但在共性上 可从以下几个方面进行考查 1 观察音箱 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 重量越重说明音箱材料厚实 2 听音 选购音箱时最主要的还是听 首先拔下音频输入线 把音量调至最大听电流声 声音越小 越好 一般在 20cm 外听不到电流声就行 好音箱可在人耳离喇叭 10cm 处都听不到任何噪 声 然后接上连接线 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 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 多媒体音箱中的音乐是以播放 MP3 或 CD 的音乐 歌曲 游戏的音效 背景音乐以及 影片中的人声与环境音效为主的 这些声音是以中高音为多 所以在挑选多媒体音箱时应 该更看中它在中高频段声音的表现能力 而不是低频段 若真的追求影院效果 那么一只