第3章 多媒体信息的输入与输出.ppt

1、1,第3章 多媒体信息的输入与输出,主讲人：厉青,2,第3章 多媒体信息的输入与输出,本章要点： 1. 显示卡 2. 音频卡 3. 视频编辑卡 4. 常用外部输入输出设备,3,1 什么是显卡,显示卡(又称显示适配器)是显示器与主机通信的控制电路和接口，作用是控制显示器的显示方式。在显示器里也有控制电路，但起主要作用的是显示卡。,4,2 显卡概述,显卡一般是一块独立的电路板，插在主机的主板上。 显卡接收由主机发出的控制显示系统工作的指令和显示内容，然后通过输出信号控制显示器显示各种字符和图形。,5,根据CPU传来的数据，控制显示器上的每一个点的亮度和颜色，使显示器描绘出高质量的图像。有了图形加速

2、卡，使得CPU可以空闲出更多的时间处理其他数据，达到加速效果。,6,3 显卡工作原理,CPU将数据通过总线传送到显示芯片 显卡上的显示芯片对数据进行处理，并将处理结果存放结果在显存中 显卡从内存中将数据传送到RAMDAC并进行数/模转换 RAMDAC将模拟信号通过VGA接口送到显示器,7,8,4 显示卡的作用,1信息模式的转换 并行数据信号转换为串行输出数据信号; 数字信号转换为模拟信号。 2显示信息的控制 显示卡发送到显示器的输出信号除含有模拟视频信号外还含有许多控制信号。 3. 对图形函数进行加速 现在普遍使用的显示卡都已经是图形加速卡，它拥有自己的图形函数加速器，能够提供图形函数的计算能

3、力。,9,3.1.1显示卡的分类 3.1.2显示卡的基本结构 3.1.3显示卡的主要性能指标 3.1.4主流显示芯片组 3.1.5显示卡的选购和安装,3.1 显卡,10,哪位同学知道 这是什么?,11,哪位同学知道 这是什么?,12,3.1.1 显卡的分类,1按接口分类 2按图形功能分类,13,1按接口分类,按显示卡与计算机总线接口类型的不同可分为ISA接口显卡、PCI接口显卡、AGP接口显卡和PCI-E接口显示卡等4种类型。,3.1.1 显卡的分类,14,ISA接口的显示卡,15,PCI接口显卡,16,AGP接口显卡,17,PCI-E接口显示卡,18,2按图形卡功能分类,显示卡按图形加速卡的

4、功能可以分为2D显示卡和3D显示卡。,3.1.1 显卡的分类,19,2D显示卡,20,3D显示卡,21,3.1.2 显卡的基本结构,显示卡的基本结构,显卡由显示芯片、RAMDAC、显示BIOS、显存、VGA接口、PCB板等部分组成。 在显卡上我们主要看到的部件有一个15针的VGA输出端口、图形处理芯片、显示内存及BIOS芯片。 PCB板：4层或6层,22,显示卡的结构,23,一般的显示卡上有显示芯片、显示内存及显示输出接口（VGA接口、DVI接口和S-Video接口）等 。,3.1.2 显卡的基本结构,1显示芯片 2显示内存 3总线接口 4VGA接口 5DVI接口 6S-Video,24,3.

5、1.2 显卡的基本结构,1显示芯片,显示芯片又称“图形处理芯片（Graphic Proccessing Unit，简称GPU）” 。在计算机的数据处理过程中，CPU将其运算处理后的显示信息通过数据总线传输到GPU中，GPU再进行处理，最后通过显示卡输出显示在屏幕上。,25,3.1.2 显卡的基本结构,显示芯片,它是显示卡中最主要的部分，它决定了显示卡的类型、档次和大部分性能。,26,3.1.2 显卡的基本结构,2显示内存,显示存储器是一种随机存储器。根据显示存储器的功能，它也被称为帧缓冲器（Frame Buffer）、视频存储器（Video RAM）或位图存储器（Bitmap Memory）。

6、它主要存放的是图形加速芯片处理后的一帧显示图形的数据，即与显示屏幕上一帧图形各像素点一一对应的像素值，从而在屏幕上形成一帧与显示存储器中所存位图数据相对应的可见画面。,27,3.1.2 显卡的基本结构,2显示内存,显示卡需要运算大量的三维图像输出时所需的函数，而显示内存在此起到交换数据和缓存数据的作用，其速度的快慢对于显示卡性能的充分发挥是至关重要的。,28,3.1.2 显卡的基本结构,显示内存外观,29,3.1.2 显卡的基本结构,3总线接口,显示卡总体上是一种板卡总线结构方式。对外部而言显示卡要通过总线接口与计算机主板连接进行相互间的数据交换，对内部而言它将板卡总线作为图形加速芯片、显示存

7、储器、显示控制器等卡内部件的数据传输通道，因此，板卡总线或总线接口的传输速率是决定显示卡总体效能的重要因素。,30,3.1.2 显卡的基本结构,3总线接口,显示卡必须插在主板插槽上才能与主板交换数据，这就要求必须有与之相对应的总线接口。现在最主流的总线接口是AGP接口。,31,3.1.2 显卡的基本结构,4VGA接口,VGA（Video Graphics Array，视频图形阵列）接口，也就是D-Sub 15接口，其作用是将转换好的模拟信号输出到CRT或者LCD显示器中。,32,3.1.2 显卡的基本结构,5DVI接口,DVI（Digital Visual Interface，数字视频接口）接

8、口可以将显示卡产生的数字信号原封不动地传输给显示器，从而避免在传输过程中信号损失。,33,3.1.2 显卡的基本结构,6S-Video,S-Video（Separate Video，S端子），也称“二分量视频接口”，可以将计算机屏幕上显示的内容非常清晰地输出到投影仪之类的显示设备上。,34,3.1.2 显卡的基本结构,7 RAMDAC,RAMDAC是“Random Access Memory Digital to Analog Converter”的缩写，即随机存储数/模转换器。它主要用于将显示存储器中输出的串行图形数据实时地转换为显示器所能接受的R、G、B模拟信号，发送到显示器并显示出来。,

9、35,3.1.2 显卡的基本结构,8BIOS ROM,BIOS ROM又称为基本输入输出系统。它是一种特殊的存储芯片（ROM），存放生产厂家提供的硬件图形加速芯片与驱动软件之间的输入、输出逻辑控制程序，此外，还存放显卡的名称型号以及显示内存的信息等。BIOS的性能决定了显示卡硬件与操作系统之间的配合程度，以及能否充分利用图形加速芯片的功能。,36,3.1.3 显卡的主要性能指标,1分辨率 2色深 3刷新频率 4显示内存容量 5显示芯片,（6）显存类型 （7）显存位宽 （8）系统接口 （9）I/O接口,37,3.1.3 显卡的主要性能指标,1分辨率,分辨率（Resolution）是指显示画面的细

10、腻程度。一般以画面的最大“水平点数”“垂直点数”为代表。,38,3.1.3 显卡的主要性能指标,2色深,色深（Color depth）是指显示画面的颜色数量。色深的位数越高，屏幕上所能显示的颜色数就越多，显示的图像质量就越好。 标准VGA（4位）、256色（8位）、高彩（16位）、真彩（24位）,39,3.1.3 显卡的主要性能指标,3刷新频率,刷新频率 （Vertical Refresh Rate）是指显示器每秒能对整个画面重复更新的次数，即影像每秒钟在屏幕上出现的帧数。刷新频率最好要在72Hz甚至75Hz以上 。,40,3.1.3 显卡的主要性能指标,4显示内存容量,显示内存(Video

11、RAM)又称显存，显存与系统内存的功能是类似的，显存用来暂存显示芯片处理的数据，系统内存则用来存储CPU处理的数据。其容量与存取速度将直接影响显示的分辨率及其色彩位数。,41,3.1.3 显卡的主要性能指标,4显示内存容量,显示内存与系统内存的功能相似，用来暂时存储显示芯片处理的数据。显示卡的分辨率越高，屏幕上显示的像素点越多，所需要的显示内存也就越大。 显存同分辨率及色深的关系 显存=分辨率*色深位数/8,42,显示内存,43,显示内存,44,45,46,VGA BIOS,VGA BIOS里包含了显示芯片和驱动程序间的控制程序、产品标识等信息，这些信息一般由显卡厂商固化在ROM芯片里，这颗芯

12、片就被称为VGA BIOS芯片。,47,VGA BIOS,48,3.1.3 显卡的主要性能指标,5显示芯片,显示芯片是显示卡的核心部件，负责图形数据的处理。 在显卡上最大的芯片就是显示芯片(VGA Chipset)。一般的显卡都采用单芯片设计的显示芯片，高档专业的显卡则通常采用多个显示芯片组合的方式。,49,显示芯片就像专门用来处理图像的CPU，它可以完成某些特定的绘图功能，采用何种主显示芯片决定了一款显卡性能的高低。目前常见的显卡芯片上都有散热芯片或散热风扇，可使显卡稳定工作。,50,目前常见的显卡主芯片主要有NVIDIA系列的GeForce2、GeForce3、GeForce4和GeFor

13、ceFX等；ATi系列的ATi RADEON7500、ATi RADEON 8500和 ATi RADEON9700；3dfx的Voodoo3/4/5；S3的Savage4/2000等。,51,NVIDIA系列显示芯片,52,NVIDIA系列显示芯片,53,54,ATI系列显示芯片,55,ATI系列显示芯片,56,57,3.1.8、显卡总线接口,显示卡必须与主板交换数据才能工作，因此必须把它插在主板上才行，因而就必须有与之对应的总线接口(Bus Interface) 。 显卡的总线接口类型主要有ISA总线接口、PCI总线接口、 AGP总线接口和AGP Pro总线接口和PCI-E等。,58,PC

14、I-E16X,59,AGP2X,AGP4X,AGP8X,60,S端子,DVI,VGA,61,高性能散热,62,静音性能,63,显卡散热器,64,(1) AGP纹理 (2) 三角形生成数量 (3) 像素填充率和纹理贴图量 (4) 支持的各种图形处理技术 (5) 32位彩色渲染 (6) 32位Z缓冲 (7) 支持的API,3D显示卡的技术指标及其意义,65,3.1.4 主流显示芯片组,1Intel显示芯片 2nVIDIA显示芯片 3ATi显示芯片,66,1Intel显示芯片,（1）Intel Extreme Graphics Intel Extreme Graphics是在i845G芯片组上集成的

15、显示芯片，它采用动态分配共享显示内存技术（DVMT），其图形核心为256位，支持32位色深。,3.1.4 主流显示芯片组,67,1Intel显示芯片,（2）Intel Extreme Graphics 2 Intel Extreme Graphics 2是将Intel Extreme Graphics升级而来的，它适当地提升了核心频率，并且对内部设计进行了全面改进，从而使图形性能得到了大幅度提高。,3.1.4 主流显示芯片组,68,2nVIDIA显示芯片,（1）Geforce FX系列 Geforce FX系列包括Geforce FX 5500和Geforce FX 5600两种芯片。,3.1

16、.4 主流显示芯片组,69,Geforce FX 5500芯片,Geforce FX 5600芯片,70,2nVIDIA显示芯片,（2）Geforce 6系列 Geforce 6系列显示芯片分为6200系列、6600系列和6800系列。,3.1.4 主流显示芯片组,71,Geforce 6800芯片,Geforce 6600芯片,Geforce 6200芯片,72,2nVIDIA显示芯片,（3）Geforce 7系列 Geforce 7系列是nVIDIA最新发布的显示芯片，这块基于G 70核心的显示卡被nVIDIA命名为Geforce 7800。,3.1.4 主流显示芯片组,73,Geforc

17、e 7800芯片,74,3ATi显示芯片,（1）Radeon 9550 ATi的Radeon 9550采用0.13m制造工艺的RV350图形核心，拥有4条像素渲染管线和一个纹理单元，支持DirectX 9.0及AGP 8X。,3.1.4 主流显示芯片组,75,Radeon 9550芯片,76,3ATi显示芯片,（2）X550系列 X550核心采用0.11m工艺生产，核心代号为RV370XT。拥有4条像素渲染管线和2个顶点处理单元。,3.1.4 主流显示芯片组,77,X550芯片,78,3ATi显示芯片,（3）X700系列 X700芯片采用RV410核心的Radeon X700采用了最新的0.1

18、1m制造工艺，集成1.1亿个晶体管。,3.1.4 主流显示芯片组,79,X700芯片,80,3ATi显示芯片,（4）X800系列 X800系列采用R430核心0.11m制造工艺，晶体管数目约为1亿6千万个。,3.1.4 主流显示芯片组,81,X800芯片,82,3.1.5 显卡的选购和安装,1显示卡的选购 2显示卡的安装,83,3.1.5 显卡的选购和安装,1显卡的选购,（1）显示卡的档次 不同的用户对显示卡的需求不一样，需要根据自己的经济实力和使用情况来选择合适的显示卡。,84,3.1.5 显卡的选购和安装,1显卡的选购,（2）显示卡的做工 在选购显示卡时需要看清显示卡所使用的PCB板层数（

19、最好在4层以上）以及显示卡所采用的元件等。,85,3.1.5 显卡的选购和安装,1显卡的选购,（3）显示内存的选择 显示内存是最容易被忽视的地方，显示内存的位宽可以通过观察显示内存的封装方式来计算，一般来说，BGA封装和QFP封装的显示内存颗粒是32bit/颗的，而TSOP封装的显示内存颗粒是16bit/颗的。,86,3.1.5 显卡的选购和安装,2显卡的安装,（1）硬件的安装,步骤,安装前要准备一个十字形的螺丝刀，用来固定螺丝。,87,3.1.5 显卡的选购和安装,2显卡的安装,（1）硬件的安装,步骤,先拆掉主板上对应AGP插槽位置的挡板，将显示卡垂直插入AGP的插槽里 。,88,89,3.

20、1.5 显卡的选购和安装,2显卡的安装,（1）硬件的安装,步骤,将显示卡完全插到AGP插槽中，然后用螺丝刀将螺丝固定 。,90,91,3.1.5 显卡的选购和安装,2显卡的安装,（2）驱动程序的安装（略）,92,7.1 显卡的选购,办公、文字处理 如果用户主要是使用Word、WPS 、Excel以及类似的办公应用软件进行文字处理，或是看看VCD，上网，偶尔玩玩小游戏等，目前所有的显卡都足以胜任，因此选最便宜的显卡就行了。另外，也可以考虑集成在主板上的显卡。,93,发烧游戏 对于游戏发烧友来说，GeForce2 Ultra是首选显卡。GeForce3尽管性能出色，不过价格还太高。对于目前所有的3

21、D游戏，GeForce2 Ultra已经是绰绰有余了。,94,平面设计 对于搞平面设计、电脑美术应用的用户来说，所使用的软件无外乎Photoshop、Freehand等图形软件，对于这些2D图形应用来说，G450的画质最好，几乎可以用“ 一尘不染”来形容。,95,3D动画设计 专业级的显卡价格高达上万元，不在我们的讨论之列。如果用户想做一般的3D动画设计，GeForce2 Ultra是个不错的选择。,96,声卡,97,什么是声卡？,声卡（Sound Card）也称音频卡，是多媒体电脑的主要部件之一，它包含记录和播放声音所需的硬件。,98,声卡负责声音的进和出，表示为I/O .I 就是 In，O

22、 就是 Out。IO 当然就是进和出啦。呵呵。就是录音的时候，声卡把声音变成数字，而播放 的时候，声卡把数字变成声音。,99,我们所说的专业声卡音频接口，是被设计用来录音和做音乐的。专业声卡也被称为“音频接口”或者“音频卡”。民用声卡“，则是为娱乐、欣赏而设计的。早期，专业声卡 还充当音源，自带波表音色，不过那是上个世纪的事情了。,100,世界上第一块声卡叫做 ADLIB 魔奇音效卡，于 1984 年诞生于英国的 ADLIBAUDIO 公司。可以说 ADLIB 公司 为声卡之父“。当然，那时的技术还很落后，在性能上存在着许多不足之处，就拿这块声卡来说，它是单 声道的，而且音质现在看来简直是烂到

23、极点，但无疑它的诞生，开创了电脑音频技术的先河。,101,ADLIB 魔奇音效卡,102,真正把声卡带入个人电脑领域的，就是我们都很熟悉的新加坡 CREATIVE 创新公司。一直到了 80 年代末 90 年代初，多媒体电脑的概念问世, CREATIVE 才抓住了这个千载难逢的机遇，成功研制并推出了 Sound Blaster声霸卡,尤其是后来的 SB Live 声卡，可以说是声 卡历史上最为经典的一块声卡。 记得当时，拥有一块 SB Live 声卡可以说是所有音乐爱好者的奢望，它的音质在当时被奉为天籁之音。,103,带 MIDI 子卡的 SB Live 声卡,104,拿起一块声卡，你可以看到各

24、种各样的芯片，但最重要的芯片只有三类，那就是 DSP 芯片、I/O 控制芯片和 CODEC 芯片。 我们首先来说说 DSP 芯片。DSP 就是 Digital Signal Processor 简称，意为“数字信号处理器 “它是使用数字逻辑电路对数字信号进行处理的芯片。DSP 就如同 CPU 一样，拥有一定的运算能力，而且是专门为音频处理服务的。 可以说，它是整个声卡的 CPU。,105,DSP 芯片是可编程的，因此设计者让它干什么，它就干什么。一般来说它主要有两种作用：一种是用来协调和控 制控制整个声卡上音频、MIDI 等电路的工作，或者是游戏、DVD、MP3 解码、MIDI 等硬件加速。而

25、另一种功能则 是对数字音频信号的运算处理。我们常说的带 DSP 芯片的专业声卡，主要是指后者。比如大名鼎鼎的 Pulsar 声卡， 就是用 DSP 芯片来运行各种效果器插件、合成器插件的。这些效果器、合成器插件完全使用 DSP 芯片来运算，而不占用电脑的 CPU 资源。,106,SBLive 上的 DSP 芯片，本来它是没有用作运行效果器的，仅仅是用于声卡的工作协调。但装上了 KX 驱动之后， 它便可以运行专门的效果器插件了。所以 DSP 芯片究竟充当什么角色，是由其驱动程序来决定的。,107,KX 驱动下的 SB Live 运行着混响效果器 DSP 插件,108,并不是所有的声卡都有 DSP

26、 芯片，很多声卡没有 DSP，比如坦克的一些声卡、M-Audio 的 AP2496 等等。它们 直接使用 I/O 控制芯片来做为主芯片。或者，有的声卡有 DSP 芯片但并不让 DSP 去运行效果器插件，而是只负责声 卡的工作。 I/O 控制芯片，顾名思义就是负责和协调声卡输入输出控制的。 现在有很多声卡本身就是纯粹的音频接口，因此 没有 DSP，而是只靠 I/O 芯片来协调音频的输入输出。比如 MAYA1010 声卡就是使用 VIAEnvy24 这个 I/O 芯片。,109,VIA/ICEnsemble Envy24 I/O 芯片,110,CODEC，它是编码解码器，它的作用，也就是声卡最关键

27、的两个作用把来自电脑的数字信号转化为模拟音频 信号；把声卡模拟输入的模拟音频信号转化为数字信号。它的组成部分主要就是我们以前讲过的 ADC 和 DAC 芯片。 也就是统称的 AD/DA。,111,所以可以说这是决定声卡音质的最重要部分。一块声卡的模拟输入输出品质和 CODEC 的转换品质有着很大的关 系。衡 量一块声卡的音质，往往要看它使用的是什么样的芯片来做 CODEC。,112,当然，并不是说只要用的芯片好，音质就一定好，事实并非如此。因为除了这三种主要的芯片之外，整个声卡的 其他部分，包括整个声卡模拟电路部分的用料，还有运放芯片等，也都很重要，并不是主芯片的指标高，音质就一定 会很好。,

28、113,很多专业的音乐人，为了保证更好的音质，根本不使用声卡上的 AD/DA 转换芯片，而是购买专门的 AD/DA 来使 用。,114,下面我们说一说板载的 AC97 声卡。AC97，实际上并不是特指板载声卡，而是一种规范。这是 1996 年 6 月由 5 家 PC 领域最具知名度和权威性的软硬件公司共同提出的声卡标准，全称 AUDIO CODEC97。它规定了一些 AC97 必须遵循的标准，比如 16 位立体声，48K 的采样频率等等。而这却导致了一个问题，因为它规定声卡固定 48kHz 采 样输出，所以其他格式的音频流就必须进行 SRC（Sample Rate Convertor）采样频率

29、转换。而专业声卡不必遵循 AC97 标准，所以也没有 SRC 的问题。,115,板载 AC97 声卡，就是豆粒大小的一个东西。,116,所谓的AC97 软声卡，是只在主板上集成了CODEC 芯片，而其他的一切都交给电脑的 CPU 来做。而所谓的 AC97 硬声卡，则一般将 I/O 芯片和声音解码芯片都整合在主板上。可能有很多初学的朋友有这个疑问：我刚开始接触电脑音乐，板载声卡能用来练习做音乐吗？,117,现在的软音源插件以及软采样器，都是直接用运算的方式来导出音频，而运算导出音频 的过程，和声卡的音质没有任何的关系。不过，板载声卡都不支持 ASIO 驱动，因此在使用软音源的时候，必然会产 生延

30、迟，也就是按下琴键要过上半秒钟才响，这个可是无法忍受的！解决的方法很简单，只要装上一个 ASIO 驱动，就没有问题啦！比如著名的 Wuschel 4ALL ASIO 驱动，装上之后，板载声卡也可以享受到专业声 卡的低延迟。,118,能使一切烂声卡都支持 ASIO 的 4ALL ASIO 驱动,119,ASIO-这是目前我们制作音乐最常用的驱动，也是最重要的。关于 ASIO，大家可以看看下面这篇文章，预习一下 关于 ASIO 和软音源插件的知识。,120,那么，既然解决了延迟问题，软音源插件导出音频又和声卡无关，那干吗还用买更好的声卡呢？呵呵，哪有天上 掉馅饼的好事。,121,虚拟出的 ASIO

31、，确实能解决一定的延迟，但是，一旦轨数稍微一多，挂的插件一多，噼里啪啦 的爆音就出来了。况且，板载声卡的音质是无法和那些昂贵的声卡相提并论的，要知道我们在做音乐的时候，听到的 一切音乐都是要从声卡里出来，声卡的音质就会直接影响到音乐的制作。如果牵扯录音，那就更别说了，你用板载声 卡在网上语音聊天，那个音质是没有问题的，但要专业录音？不过，做为初学或者业余爱好，先用板载声卡装上 ASIO 驱动来练习，是没有问题的。或者也可以买一块二手的 SBLive 声卡，装上 KX 驱动也可以使其支持 ASIO。,122,接下来我们就来了解一下专业声卡的方方面面 .首先是接口。也就是我们平常所说的 几进几出，

32、需要注意的是，这里的几进几出，指的是真正的物理上的端口 ，而不是内部的虚拟端口。一个声道被称作一个端口。如果说这个卡是两出，那就是左声道一个输出，右声道一个输出。 实际上可能是两个插孔，左右各一个，也可能是一个立体声插孔，但一个立体声插孔也叫两出。一般来说，所有的声 卡起码都具备两进两出。声卡的进出口当然是越多越好，多个输入端口的声卡，意味着你可以同时录制多轨，这对于,123,需要录乐队的朋友是必须的。如果你最多只用两个话筒，那两个进口就足够了。 因为拥有多个进出口的声卡，卡上无法放下那么多的接口，一般使用 用外置盒。,124,M-Audio AP192 声卡的 辫子,125,声卡的主要功能,

33、录制话音(声音)和音乐，能选择以单声道或双声道录音，并且能控制采样速率。 数模转换，用来把数字化的声音信号转换成模拟信号。 模数转换，用来把模拟声音信号转换成数字信号。 音乐数字接口(MIDI)，能使用MIDI乐器。 声音混合功能，允许控制声源和音频信号的大小。,126,声卡基本结构,总线接口,端口类型,主芯片,DAC芯片,127,音频卡的结构,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,128,1DSP（数字信号处理器） DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是音频卡的核心，负责主要的控制运算工作，声卡绝大多数功能都来源

34、于它，其性能基本上决定了音频卡的类型、档次和大部分性能。,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,129,2. 混合信号处理器（混音器） 混合信号处理器（Mixer）芯片内置数模混音器，可以对以下音频源进行混合：数字化声音（DAC）、调频FM合成音乐（FM）、CD-Audio音频（CD-ROM）、线路输入（AUX）、话筒输入（MIC）、PC扬声器输出（SPK）。可以选择输入一个声源或将几个不同声源进行混合采集或播放。,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,130,3. MIDI音乐合成器 合成器主要用于合成乐器声

35、音，要求能支持MIDI合成，兼容标准MIDI。MIDI是一种用于电子乐器和电脑之间的通信标准，这个标准定义了MIDI设备间数据传送时电缆硬件接口和通信协议，目前任何多媒体电脑都支持这个标准。,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,131,4. 总线接口和控制器 早期的声卡采用ISA总线接口，目前声卡的总线接口一般都已采用PCI接口。总线接口和控制器由数据总线双向驱动器、总线接口控制逻辑、总线中断逻辑和DMA控制逻辑组成。,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,132,5外围接口 声音卡上一般都有与其他设备连接的

36、接口部件，包括MIDI/GAME端口、I/O端口、CD-ROM端口等。 I/O接口 一款声卡在计算机封装后，通常会有Line In、Line Out、MIC、Speaker Out两组模拟音频信号的输入输出插孔以及MIDI/GAME接口露在外部，以备常用。,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,133, CD-ROM驱动器接口与CDIN音频接口 音频卡还应提供有CD-ROM驱动器接口以及重放CD唱盘的音频接口，这样CD唱盘上的声音可以与来自其他音源的信号混合，经声卡上的混频器进行同步输出。 连接子卡的接口 子卡是指某些声卡与其配套板卡进行连接，目的是增

37、加声卡的音效功能。,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,134, 跳线Jumpers 跳线通常是由一组跳针组合而成的，其主要功能是用来设置一些主板或接口卡的硬件配置方案。,第3章 多媒体信息的输入与输出 3.2 音频卡 3.2.3 音频卡的结构与性能,135,声卡基本结构,136,声卡基本结构,1、电话自动应答设备接口（TAD，Telephone Answering Device） 它与MODEM卡上的相应端口相连接，配合软件可使电脑具备电话自动应答功能。,137,声卡基本结构,2、模拟CD音频输入接口（CD IN） 是一个3针或4针的小插座，作用是

38、将来自光驱的模拟音频信号接入声卡，并直接由声卡的输出端放出。 模拟音频线在声卡端的接头一般有两种排列方式，应选用与该接口匹配的才能确保CD音频的正常接入。,138,声卡基本结构,3、数字输出接口 该接口为黄色，用于输出数字音频信号。配合声卡上的AC-3解码功能，就可输出数字音效，令观赏DVD等影片时更加逼真。,139,声卡基本结构,4、线性输入插孔(LINE IN) 该接口为蓝色，作用是将来自收音机、随身听、或电视机等任何外部音频设备的声音信号输入电脑。可用于录制电视节目伴音、将磁带转成MP3等。,140,声卡基本结构,5、话筒输入插孔(MIC IN) 该接口为红色，可接连适合电脑使用的话筒作

39、为声音输入设备。用于录音、娱乐及语音识别等。可用来打网络电话、语音聊天和唱卡拉OK等。,141,声卡基本结构,6、线性输出插孔(LINE OUT) 该接口为绿色，它负责将声卡处理好的声音信号输出到有源音箱、耳机或其他音频放大设备（如功放）。 这是第一个输出孔，用于连接前端音箱，相当于普通2.1声卡的扬声器输出插孔(SPEAKER)。,142,声卡基本结构,7、后置输出插孔(SPDIF OUT) 该接口为黑色，用于连接后端音箱。四声道以上的声卡都会有两个线形输出插孔，这是第二个线形输出插孔。,143,声卡基本结构,8、游戏/MIDI插口 用于连接游戏杆、手柄、方向盘等外接游戏控制器，也可连接外部

40、MIDI乐器（如MIDI键盘、电子琴等），配以专用软件可将电脑作为桌面音乐制作系统使用。,144,声卡基本结构,9、数字CD音频输入接口(CD SPDIF) 作用是接收来自光驱的数字音频信号，最大限度地减少声音失真。光驱的Digital Out接口与声卡上的CD SPDIF输入端连接，可以得到比模拟CD音频要更纯净的音质。,145,声卡基本结构,10、辅助音频输入口(AUX IN) 负责把来自电视卡、DVD解压卡、MPEG编/解码卡等设备的声音信号输入声卡。这样就可使各种设备输出的声音信号都通过声卡送至音箱，避免了反复插拔信号线。,146,声卡基本结构,11、声音处理芯片 是整块声卡的核心部分

41、，相当于声卡的大脑。包括WAVE波形的采样与合成、MIDI音乐的合成以及混音器、效果器的功能都在此芯片内部实现。 上面标有商标、型号、生产日期、编号、生产厂商等重要信息,147,声卡基本结构,12、扩展功能插针 通过数据线接出，主要用于扩展卡上的输入输出接口，适合一些比较专业的设备。,148,声卡基本结构,13、功放芯片 对声音处理芯片处理的信号进行放大，以推动喇叭发出声音。 14、总线接口 常见的有ISA、PCI两种。 15、跳线,149,声卡基本结构,150,声卡基本结构,声卡的外接口图例,151,声卡的工作原理,通过声卡处理芯片处理数据，并与CPU交换数据，这样可以减轻CPU工作压力。另

42、外，数字数据通过SPDIF输入/输出，模拟信号通过IN和OUT端口输入/输出，输入/输出的模拟信号通过ADR/DAR转换。,152,声卡主要分为板卡式、集成式和外置式三种接口类型,声卡的分类,153,声卡的分类,按照声卡的组成结构，可分为： 普通声卡，即市场上普通的声卡，一般做成一块板状。 板载声卡，集成在主板上的声卡，如AC97等。,154,声卡的分类,按照声卡的转换器位数，可分为： 8位声卡 16位声卡 32位声卡 64位声卡,155,声卡的分类,按照声卡的功能的不同，可分为： 单声道声卡：就是记录和重放的所有声源都只能是单声道的。 准立体声声卡：就是录音是单声道，放音有时是立体声，有时是

43、单声道。 立体声声卡：具有数字立体声录/放、重放游戏和应用程序中立体声音响功能的声卡，是真正的立体声卡。,156,声卡的性能指标,声卡的好坏，单从外观上看是很难区分的，还应该从声卡的相关性能指标进行了解，以便更加清楚声卡的性能及功能。,157,全双工与半双工,所谓全双工是指录音和放音这两样工作可以同时进行。 反之，半双工在一个时间内就只能做一样事情。,158,编码和解码,在数字音频技术中，用数字大小来代替表示声音强弱高低的模拟电压，并按要求对音频数据进行压缩的过程叫作编码；在重放时，要将压缩的数据还原，称之为解码。 实现数字音频输出有两种方式：一种是音频采集、语音编码、压缩、重放方式，简称为录

44、音/重放；另一种是基于声音合成技术的重放方式。,159,数字音频采集,把模拟的音频信号转换称数字信号，并存放在存储器中的过程称为数字音频采集。 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，其时间间隔称之为抽样周期。,160,FM合成,FM合成技术是早期的电子合成乐器采用的合成方式，后来由YAMAHA公司将其应用到声卡中，这种发音方式使得声音听起来比较干净、清脆。,161,波表合成,它通过对乐器声音进行取样，并将之保存下来，重播时靠声卡上的微处理器或经过CPU处理发声。 根据取样文件所放位置和由专用微处理器或CPU处理的部同，波表

45、合成又常分为软波表合成和硬波表合成。,162,MIDI规格,电子乐器数字化接口，是一组由MIDI生产商协会制订给所有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。,163,脉冲码调制PCM,PCM(Pulse Code Modulation)是最早将波表合成理论应用到实际中来的技术。 它对声音作周期性的取样，并对每个样本给予调整，转换为双位的数字编码，因为整个取样波呈脉波周期状，所以被命名为，脉冲码调制。,164,数字信号处理,数字信号处理 (DSP ，Digital Signal Processing)是指声卡中专门处理音效的芯片，又被称为效果器。,

46、165,数模/模数转换器,数模转换器(DAC，Digital Analog Convertor)是为了解决一般的音响和电视机都只适用于模拟信号，计算机中处理的是数字信号而采用的方法。 声卡读出数字式的信号后，通过DAC转换成一般音响放大器能接受的模拟信号，再由它来带动音箱发出发出声音。 相反的处理过程，可以通过模数转换器(ADC，Analog Digital Convertor)来完成。,166,信噪比,信噪比(SNR，Signal to Noise Ratio)是一个诊断声卡抑制噪声能力的重要指标。通常有用信号和噪声信号功率的比值就是SNR，单位是分贝。SNR值越大则声卡的滤波效果越好。 按

47、微软在PC98中的规定，至少要大于80分贝才行。 从AC97开始声卡上的ADC、DAC必须和混音工作及数字音效芯片分离。,167,集成声卡,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。 AC97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。现在市场上能看到的声卡大部分的CODEC都是符合AC97标准。 HD Audio是 (高保真音频)的缩写，是Intel与杜比(Dolby)公司合力推出的新一代音频规范。HD Audio具有数据传输带宽大、音频回放精度高、支持多声道阵列麦克风音频输入、CPU的占用率

48、更低和底层驱动程序可以通用等特点。 HD Audio支持设备感知和接口定义功能，即所有输入输出接口可以自动感应设备接入并给出提示，而且每个接口的功能可以随意设定。该功能不仅能自行判断哪个端口有设备插入，还能为接口定义功能。,168,基本术语,1、采样 采样位数：是指每个采样点所代表的音频信号的幅度值，用二进制数表示，这里的二进制的位数即为采样位数。 采样频率：是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数。一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级。 两者的关系：一个在时间方向、一个在幅度方向代表采样精度。,169,基本术语,2、声道数 单声道：声音来自两个音箱的中间。 立体声

49、：声音来自两个独立的声道。 准立体声：录音时是单声道、在回放时有时是立体声有时是单声道。 四声道环绕：有前左、前右、后左、后右；4.1：增加一个低音音箱。 5.1声道：在4.1的基础上增加了一个中置单元负责传送低于80Hz的声音信号。,170,基本术语,3、3D音频API与HRTF的区别 API：包含许多关于声音定位与处理的指令与规范。有：DS3D、A3D、EAX等。 HRTF：头部相关转换函数，是一种音效定位算法。 区别：在拥有相同的API条件下，采用的声音处理芯片及HRTF算法不同，效果也不同。,171,基本术语,4、 WAVE音效合成与MIDI音乐的合成 其中WAVE音效合成是由声卡的A

50、DC模数转换器和DAC数模转换器来完成的。 MIDI，即乐器数字化接口，是一种用于电脑与电子乐器之间进行数据交换的通信标准。 MIDI文件回放需要通过声卡的MIDI合成器合成为不同的声音，而合成的方式有FM（调频）与Wave table（波表）两种。,172,声音文件格式,声音文件播放格式:离散、流式 声音文件播放速率类型：96、128、192KB/s 声音文件存放格式 .MP3、.WMA、.WAV、.RA/RM/RMX、.MID等,173,声卡的选购,首先，采用PCI接口的声卡应当成为首选。 ISA接口声卡，ISA的传输频宽较低，而且它会大量占用CPU资源，现在已经淘汰了。 PCI接口声卡，

51、PCI接口的声卡就可以通过PCI总线音源储存在内存中，因此占用的CPU资源较少，目前的声卡都采用PCI接口。,174,声卡的选购,其次，要按需选购。 一般说来，如果只是普通的应用，如听听CD、看看影碟、玩一些简单的游戏等，所有的声卡都足以胜任，那么选购一款一般的廉价声卡就可以了； 如果是用来玩大型的3D游戏，就一定要选购带3D音效功能的声卡；如果对声卡的要求较高，如音乐发烧友或个人音乐工作室等，这些用户对声卡都有特殊要求，如信噪比高不高、失真度大不大等,175,声卡的选购,第三，要考虑到价格因素。 第四，了解声卡所使用的音效芯片。音频处理芯片所起的作用是决定性的；当你大致确定了要选购声卡的范围

52、后，一定要了解一下有关产品所采用的音频处理芯片，它是决定一块声卡性能和功能的关键。,176,声卡的选购,第五，注意兼容性问题。声卡与其它配件发生冲突的现象较为常见，所以一定要在选购之前先了解自己机器的配置，以尽可能避免不兼容情况的发生； 最后，看一看声卡的做工。因为模拟信号对干扰相当敏感。在买声卡时看一看声卡上面的电容和Codec的牌子、型号，再对照其性能指标比较一下。,177,常见声卡介绍,创新（CREATIVE）,帝盟（DIAMOND）,丽台（LEADTEK）,傲锐（AUREAL）,178,创新（CREATIVE）,创新（CREATIVE）声卡,179,创新（CREATIVE）,创新（CR

53、EATIVE）声卡,180,帝盟（DIAMOND）,帝盟（DIAMOND）声卡,181,帝盟（DIAMOND）,帝盟（DIAMOND）声卡,182,丽台（LEADTEK）,丽台（LEADTEK）声卡,183,丽台（LEADTEK）,丽台（LEADTEK）声卡,184,傲锐（AUREAL）,傲锐（AUREAL）声卡,185,启亨,启亨声卡,186,音箱,只有一个好的声卡还不够达到播放优美音乐的效果，必须有与之相对应的音箱，才能真正达到视听享受的目的。 音箱又称扬声器系统，已经成为目前多媒体电脑的标准配置之一。 音箱包括箱体、喇叭单元、分频器、吸音材料四个部分。,187,按照发声原理及内部结构不同

54、，音箱可分为倒相式、密闭式、平板式、号角式、迷宫式等几种类型，其中最主要的形式是密闭式和倒相式。 密闭式音箱就是在封闭的箱体上装上扬声器，效率比较低；而倒相式音箱与它的不同之处就是在前面或后面板上装有圆形的倒相孔。它是按照赫姆霍兹共振器的原理工作的，优点是灵敏度高、能承受的功率较大和动态范围广。因为扬声器后面的声波还要从导相孔放出，所以其效率也高于密闭箱。,音箱分类,188,音箱分类,有源音箱又称为“主动式音箱”。通常是指带有功率放大器的音箱。有源音箱由于内置功放电路，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。 无源音箱又称为“被动式音箱”。无源音箱即是我们通常采用的

55、，内部不带功放电路的普通音箱。无源音箱虽不带放大器。,189,音箱分类,电脑音箱主要有塑料和木质两类。 塑料的优点是加工容易，外型可以做得比较好看，在大批量的生产中可以做得很低的成本。 木质音箱中低价位的大多是采用的是中密板做为箱体材质的，而高价位才是大多采用的真正的纯木板做为箱体材料的，要避免箱体谐振和密封性，保证箱体木板的厚度，木板之间结合紧密程度都是影响音质关键因素。,190,音箱的性能参数,音箱的作用就是将电信号转换成声音信号，并将声音信号释放出来，因而对于声音还原质量的好坏是衡量音箱品质的最重要标准，也就是保真性。还原品质高的音箱通常被称为高保真音箱。 衡量音箱的好坏，还有以下几个方

56、面的性能参数：,191,功率,国际上规定音箱功率有两种：额定功率和峰值功率。 额定功率是指在额定频率范围内给扬声器一个规定了波形持续模拟信号，在有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。 峰值功率是指扬声器短时间所能承受的最大功率，一般是额定功率的2-4倍。,192,灵敏度,音箱的灵敏度是指当给音箱系统中的扬声器输入电功率为1W时，在音箱正面各扬声器单元的几何中心1m距离处，所测得的声压级。灵敏度虽然是音箱的一个指标，但是与音质、音色无关，它只影响音箱的响度，可用增加输入功率来提高音箱的响度。,193,失真度,失真度主要分为谐波失真、互调失真和瞬态失真，它直接影响音质音色的

57、还原程度，是一项非常重要的技术指标，常以百分数的形式来表示，其数值越小则失真度就越小。 一般来说，普通多媒体音箱的失真度以小于0.5%为宜，低音炮的失真度小于5%基本上就可以了。,194,信噪比,这项性能和声卡的信噪比一样，信噪比的大小，决定音箱的发音清晰度，一般应选信噪比不低于80dB的音箱或信噪比不低于70dB的低音炮。,195,信噪比,信噪比(SNR，Signal to Noise Ratio)是一个诊断声卡抑制噪声能力的重要指标。通常有用信号和噪声信号功率的比值就是SNR，单位是分贝。SNR值越大则声卡的滤波效果越好。 按微软在PC98中的规定，至少要大于80分贝才行。 从AC97开始

58、声卡上的ADC、DAC必须和混音工作及数字音效芯片分离。,196,音箱喇叭,音箱内部的喇叭材料很重要，它直接影响音箱的音质。 音箱的高音部分以球顶为主，分为钛膜球顶和软球顶。 音箱的低音部分是决定音箱音质好坏的关键，常用纸盆、羊毛编织盆和聚丙烯膜等材料。,197,音箱板材,音箱的板材主要有木制或塑料材质的。 塑料音箱的成本较低，但可承受的额定功率也相对较小，无法克服声谐振，不宜购买。 木制音箱比塑料音箱有更好的抗谐振性能，扬声器可承受的功率更大。,198,音效及磁屏蔽技术,目前音箱在3D音效上广泛采用SRS，APX，Q-SOUND等技术，能使人感觉到明显的三维效果。 磁屏蔽是指音箱采用加放磁罩的方法来避免磁力线外漏，达到屏蔽的目的。,199,音箱的选购,1观察 先检查一下包装箱，不能有拆过的痕迹。然后拆包装箱，检查音箱及其相关附属配件是否齐全。然后检查外观，最明显的就是箱体，假冒木质音箱，大多是用胶合板甚至纸板加工而