7 多媒体设备

1、第六课 多媒体设备（声卡、光驱）第一节 声卡声卡是实现音频信号/数字信号相互转换的硬件电路，把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输入到微型机中，并可将声音数据输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等音响设备，或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音。第二节 声卡的发展从PC喇叭到ADLIB音乐卡SoundBlaster系列CREATIVE时代的开始SBAWE系列声卡MIDI冲击波PCI声卡新时代的开始第三节 声卡的组成与工作原理1. 声卡的组成声卡的种类很多，它们之间有着细微的差别，但大体上硬件结构相同，目前主流的声卡大致包括如下主要部件：(1) 主芯片：声卡的主音频处理芯

2、片承担着对声音信息、三维音效进行特殊过滤与处理，MIDI合成等重要的任务。目前比较高档的声卡主芯片普遍都是一块具有强大运算能力的DSP（数字信号处理器）。多数情况下，声卡上最大的那块芯片就是主音频处理芯片。目前比较著名的主芯片设计生产厂家包括Creative旗下的EMU、美国的ESS、Crystal、日本的雅马哈等。(2) CODEC芯片：CODEC的完整的称呼是“多媒体数字信号编解码器”，一般我们把它简称为“混音芯片”，它主要承担对原始声音信号的采样混音处理，也就是前面所提到的A/D、D/A转换功能。CODEC技术成熟以后，板载软声卡也就诞生了，在主板上集成一块CODEC芯片，将除了信号采样

3、编码之外的各种声音处理都交由CPU来完成运算，通过牺牲系统资源和很多附带功能，来换取性价比。比较有名的CODEC设计厂家包括：SigmaTel、Wolfson等公司。(3) 声卡上辅助元件：主要有晶振、电容、运放、功放等。晶振用来产生声卡数字电路的工作频率。电容起到隔直通交的作用，所选用电容的品质对声卡的音质影响有直接的关系。运放用来放大从主芯片输出，能量较小的标准电平信号，减少输出时的干扰与衰减。功放则主要运用于一些带有SPK OUT输出的声卡上，用来接无源音箱，起到进一步放大信号的作用。(4) 外部输入输出口：声卡外部输入输出口均为3.5mm规格插口(MIDI/Joystick除外)，比较

4、常见的包括:创新公司Sound Blaster 16声卡上的外接插口麦克风接口（MIC IN）：连接麦克风，实现声音输入、外部录音功能；线性输入口（LINE IN）：连接各种音频设备的模拟输出，实现相关设备的音源输入；音频输出口（LINE OUT）：连接多媒体有源音箱，实现声音输出；扬声器输出（SPK OUT）：通过声卡功放输出的放大信号，用于连接无源音箱；后置音箱输出口（REAR OUT）；四声道声卡专有，连接环绕音箱；MIDI设备接口/游戏手柄接口（MIDI/Joystick）：连接MIDI音源、电子琴或者游戏控制设备；同轴数码输出（SPDIF OUT）：连接数字音频设备，主要是AC-3、

5、dts解码器和数字音箱；光纤数码输入（SPDIF IN）：用于连接数字音频设备的光纤输出，实现无损录音。(5) 内部输入输出口：声卡的内部接口多为插针模式。比较常见的有： CD音频输入（CDIN）：连接CD-ROM上的模拟音频输出，四针； 数字CD音频输入（CD SPDIF IN）：连接CD-ROM上的数字音频输出，两针。直接传输PCM信号到声卡，绕过CD-ROM上的D/A转换； 辅助输入接口（AUX IN）类似于CD IN、VIDEO IN的功能，以备用户连接多组内部设备； TAD接口：电话应答设备接口，提供自标准调制解调器的连接，并向调制解调器传送话筒信号。(6) 跳线：目前声卡上很少有跳

6、线。即使有，也主要是SPK OUT和LINE OUT的切换跳线。用户可以通过这个跳线自由选择输出方式。2. 声卡的工作原理声卡对输入的声音信息基本处理流程是：从麦克风或Line in输入模拟声音信号，通过模数转换器(ADC)，将声波振幅信号采样转换成数字信号后，通过主芯片处理，或者被录制成声音文件存储到微型机中，或者再通过D/A转换放大输出。声卡模拟通道输出声音的基本工作流程是：数字声音信号首先通过声卡主芯片进行处理和运算，随后被传输到一个数模转换器(DAC)芯片进行D/A转换，转换后的模拟音频信号再经过放大器的放大，通过多媒体音箱输出。声卡在工作时涉及到多种音频信号格式：(1) 数字化波形音

7、频数字化波形音频采用采样的方法把模拟信号转换成数字信号来记录。声音信号是一种模拟信号，微型机中的声音数据是用逻辑数字0和1来表示的，在微型机上处理声音的本质，就是把模拟声音信号转换成数字信号。反之，在播放时则是把数字信号还原成模拟声音信号输出。(2) MIDI合成音频MIDI是Musical Instrument Digital Interface的简称，即音乐设备数字接口，是用于电子乐器之间以及电子乐器与微型机之间的一种数据交换协议。MIDI音频数据是声音媒体在微型机中存在的另一种形式，是一种使用指令序列表示声音的方法，在微型机中以.MID或.RMI的文件形式存储下来。(3) CD音频vCD

8、音频指利用CD唱片存储的音频数据形式。它是多媒体微型机中音频存在的第三种形式，也是一种高质量的音频数据纪录形式，几乎可以完整的重现自然界中的各种声音。CD音频唱片的输出有两种形式：一种是通过与CD-ROM前段的耳机插孔输出，另一种是经声卡处理后由与声卡相连的音箱输出。声卡的基本功能是对上述三种音频信号作处理，主要包括：对音频信号的编辑、重放、输入输出、放大等声音模拟信号与数字信号之间的转换MIDI音乐的合成提供话筒、音箱的接口，用于声音的输入与输出提供信号的功率放大与调节提供MIDI键盘、游戏杆、CD-ROM的接口第四节 声卡的主要技术指标及相关术语1.采样位数与采样频率采样位数就是采样精度，

9、它决定了记录数据的动态范围。它以位为单位，比如8位、16位。可以想象，位数越高，声音的保真度越高。采样频率是指每秒钟对音频信号的采样次数。单位时间内采样次数越多，即采样频率越高，数字信号就越接近原声。现时大多数声卡的采样频率都已达到44.1或48kHZ。2. 声道数声卡声道数有以下几种类型：(1) 单声道(2) 立体声(3) 四声道环绕(4) 5.1声道3. 复音数4. 动态范围5. Wave音效与MIDI音乐6. 输出信噪比7. API接口8. S/PDIF9. IAS10. AC-311. DLS技术12. SB1394标准第五节 声卡的选用1. 选购原则(1) 一般用户：即不满足于板载声

10、卡的效果，同时又不想投入太多资金，可以考虑创新的VIBRA 128或PCI 128D。如果资金充足的话，可以考虑SB LIVE! 5.1，这款声卡加入了AC-3解码功能，同时还具有数字输出接口支持EAX音效。(2) 以看VCD/DVD，欣赏CD等多媒体效果为主要用途的声卡：综合各方面来看，仍然是创新的SB LIVE!5.1系列的性能最好。它具备高信噪比、支持AC-3解码、提供数字输入/输出接口等等特性使它成为大部分用户的首选。特别是创新的SB LIVE!系列所配的软件相当强大。(3) 专业音频制作人员和音响发烧友对声卡上A/D、D/A以及音质、声卡的能力等等均要求很高。第六节 声卡的安装1.硬

11、件安装安装声卡的步骤如下：(1) 断微型机系统和所有外围设备的电源；(2) 触摸节地良好的金属物体（如自来水管），释放身体所带的静电；(3)打开机箱外壳，选取一个未使用的PCI扩展槽，移去金属档片；(4)将声卡与闲置的PCI扩展槽对齐，将卡轻轻插入，确保声卡牢牢固定在PCI扩展槽中；(5) 用螺丝钉固定声卡；(6) 将CD-ROM/DVD-ROM驱动器模拟音频接口引出的模拟CD音频线接至声卡的CD音频接口；(7) 盖上机箱，连接音箱和麦克风等设备。2. 安装驱动程序声卡应安装相应的设备驱动程序才能工作，在安装时应设定声卡的中断号、端口地址、通道号等参数。但对于一般声卡，在安装过程中，Windo

12、ws 系统会自动进行声卡参数的设置。下面以Sound Blaster VIBRA 128为例，介绍一下声卡驱动程序的安装过程。(1) 声卡安装完毕，打开微型机，Windows检测到有新硬件；(2) 当系统提示安装设备驱动程序时，单击【取消】按钮；(3) 将声卡安装光盘放入光驱中，运行Setup安装程序；(4) 按照屏幕上的提示完成安装；(5) 如果提示重新启动微型机，请按照提示操作。第八节光存储设备CD-ROM驱动器CD-ROM 是 Compact Disc-Read Only Memory 的缩写，是一种只读光盘驱动设备，简称光驱。IDE接口的光驱1. 光盘存贮技术(1) 光盘的物理结构一张

13、光盘是园盘，盘片厚度为1.2mm，盘片外沿直径为12cm，中间隔有一个直径为1.5cm的园孔。光盘的底层是用聚碳酸酯（Polycarbonate）压制出的一种极坚硬的塑料透明衬底，表示信息的凹坑压在透明衬底上，中间层是铝（或其它合金）制成的一种很薄的反衬金属层，目的是提高盘片对激光的反射率，顶层是涂漆的保护层，可以在上面印刷光盘的标签等信息。光盘上数据的存贮是按轨道的方式存贮数据的，光盘的光道是一组从中心开始的渐开线所组成。在CD-ROM光盘上，信息是以数字形式存入的，以“Pin”（凹面）和“Land”（平面）的形式编码存贮在光盘上。(2) 光盘的逻辑结构在ISO9660标准下，单张的CD-R

14、OM光盘被定义为一个“卷”。如果一个应用程序或大文件不能被一张光盘装下，它可以扩充到任意多张光盘上去。一张光道分为三个区：导入区、信息区和导出区，用户的信息存放信息区中。(3) 光盘的数据记录方式CD-ROM光盘存贮数据采用EFM（Eight-to-Fourteen Modulation)调制编码方案，把8位数据变成14位物理通道位串，包括用户数据、地址信息、错误校正码、同步位等，以便送制模机调制激光束强弱。空白光盘在调制激光束照射下，使介质表面的微小区域温度升高，从而产生凹坑。凹坑与非凹坑跳变边沿表示1，凹坑与非凹坑平坦部分均表示0，这是因为光盘在播放时，激光束聚焦在光道上，光被反射，平滑的

15、地方反射的光要比凹陷边沿反射的光强得多，因此，容易区别0和1。激光把信息以凹凸形式记录下来，制成原版光盘，利用原版光盘制成模具，就可以通过压制来大量复制商品光盘。2. CD-ROM驱动器的基本组成与工作原理CD-ROM驱动器一般由激光头组件、机械传动组件、灵敏字信号处理系统及接口、面板控制系统等部分组成。光盘放入托盘送入CD-ROM驱动器后，以顺时针高速旋转，当激光经聚焦到达盘面凹坑与非凹坑的平坦部分时，光束会散开，以致于不会传送给激光读取头，这时读取头的光帧检测器记下一个“0”信号；相反，当激光到达凹坑与非凹坑的跳变沿时，反射光的强度发生变化，这时读取头的光帧检测器就会记下一个“1”信号，光

16、头组件不断把读取的“0”和“1”信号传送给数字信号处理系统，对读取的信息进行进一步的处理，然后通过输出接口传送给主机，从而实现光盘信息的读取。光驱的后部接口3. CD-ROM驱动器的性能指标(1) 平均数据传输率该项指标表明CD-ROM驱动器连续读取大量数据的速度。早期的CD-ROM驱动器的数据据传输率，每秒钟读75个扇区，一个扇区为2048字节，其数据传输率只有150KB/S。当时国际电子工业联合会将此传输率上定为单速。以后生产的光驱在数据传输速率上和单速标准是成倍率的关系，也就是说4倍速光驱的平均数据传输率是600KB/S，十六倍速为2400KB/S，目前光驱已普遍达到40倍速以上。(2)

17、平均查找时间又称为平均读取时间，是指CD-ROM驱动器接到读盘的命令后，移动光头到指定位置，并把第一个数据块读入高速缓存这个过程所花费的时间。(3) 高速缓存高速缓存是CD-ROM驱动器内的存贮区，从光盘上读出的数据先存放在高速缓存中，然后再以很高的速度传到主机，这样可以有效地减少读盘的次数、提高数据传输率、同时也减少了CPU的占用时间。微型机要求光驱最少有128KB的高速缓存，现在的光驱一般都有256K、512K，甚至1M的高速缓存。(4) 读取数据方式 “恒定线速度”方式，也称为CLV方式。以这方式读取光盘上的数据时，无论是读取光盘内圈还是外圈都以恒定的线速度读取。 “恒定角速度”方式，也

18、称为CAV方式，也就无论读取外圈还是内圈的数据，主轴电机都以恒定转速工作，这样免除了复杂的电机速度控制。 “局部恒定角速度”方式，也称为PCAV方式，这是一种新型的读盘方式，它把CAV和CLV方式结合起来，当读取内圈数据时，采用CAL方式，旋转速度保持不变，这样可大幅度增加数据据传输率；当读取外圈数据时，采用CLV方式。采用PCAV方式，可提高光驱的传输特性，基本能实际实现标称的倍速值，现用此读取方式大多为32倍数以上的光驱。(5) 数据接口目前光驱与此同时主机板的连接方式主要采用SCSI接口方式和IDE接口方式，采用SCSI接口的光驱需应用专门的SCSI接口卡与主机板相连接，其速度快，数据传

19、输率高，但价格也较高。采用IDE接口的光驱是最常见，也是应用最广泛的光驱，它可以直接连接在主机的IDE接口上，安装方便，数据传输率也能满足一般多媒体应用的需要。第九节 光驱新技术1. 智能安全技术光驱爆盘的原因在于主轴电机转速过高，同时又缺乏对偏心、不平、介质不均匀的劣质光盘补偿平衡机制，缺乏积极的智能监测调整机制。智能安全技术以三星光驱较为出色，其48速光驱的FIRMWARE中就集成特殊指令程式，可以识别盘片上划痕和裂纹的区别，记录盘片裂纹生长情况，并据此调整转速，从而杜绝爆盘现象的发生。2. 双动态抗震悬吊系统(DDSS）该系统为了有效地吸收主轴电机高速旋转时产生的震动而使用2个抗震动装置

20、与动态阻尼器，不但实现了更强抗震、更低噪音和更快散热，而且保护了光头，延长了光驱寿命。3. ABS自动平衡系统在光驱托盘下配置一具钢珠轴承，当光盘出现振动时，钢珠在离心力的作用下会跑到质量较轻的部分起到平衡作用，从而始终保持光盘的水平转动，使光驱的读盘能力得到提高。4. 散热硅胶片的使用在光驱中，硅胶散热片被安装在正对光驱电路板上的最大热源电机驱动芯片的位置，它像“桥”一样把主控芯片和光驱底部金属壳连为一体，将芯片产生的热量传递到光驱外壳上，把整个光驱的金属外壳变成一个巨大的散热片，从而起到了良好的散热效果。第十节 CD-ROM驱动器的选用1. 光驱的速度在选用光驱时，速度一向是比较关心的指标

21、，在普通应用中或其它多媒体应用如听CD、看VCD等对光驱的速度要求并不高，一般4倍速就可以满足要求的；大型游戏、观赏资料片，24速的光驱也能应付自如。所以在选用光驱时不必刻意追求最高倍速的产品，一般选择主流产品，如36X到40X的光驱完全可以满足所有应用的需要。2. 光驱的容错性容错性是指光驱读盘的能力。由于光盘品质高低不一，一些光驱往往在读盘时出错，令用户非常烦恼，所以光驱的容错性受到了用户高度重视，很多人都提出容错性第一，速度第二的口号。3. 光盘的噪音与震动现在的高倍速光驱转速极快，一些主流产品的电机转速已高达 8000rpm以上。在这样高的转速下，读盘时往往要产生较大的震动和旋转噪音。

22、现一些产品采用了双油压动态避震系统，很好地解决了震动和噪音使用户产生的烦恼，选用时可留意一下。现大部分光驱都采用塑料机芯，因塑料的耐热能力较差，高热量是降低其寿命的重要原因，较长时间使用后可能造成读盘不顺。为了解决塑料机芯的老化问题，一些产品采用了全钢机芯设计，由于钢的耐热性比塑料好得多，所以全钢机芯的光驱的寿命一般会长些，但成本也稍高。另外选用光驱时，一般应到信誉良好的商家那里选用知名品牌的主流产品。目前国内光驱市场按品牌划分主要分为三大阵营：第一阵营是SONY、NEC等外国品牌；第二阵营是目前市场的主流，由我国台湾地区的企业组成；第三阵营是一些内地厂商。从产品包装到产品工艺、性能指标仔细比

23、较，产品的质保期也是考虑的重要因素。现在的光驱产品，保修期按不同品牌有三个月到一年不等。保修期长短从一个侧面反映了厂家对自己产品的信心，假冒产品、水货产品绝不会提供较长的质保期。所以选用光驱时，应尽量选择质保期长的产品。第十一节 CD-ROM驱动器的安装1. 固定光盘驱动器光驱一般安装在一个空着的5.25英寸驱动器的框架上，要注意光驱的方向，并且螺丝要拧紧。2. 设置主从盘与连接数据线对于IDE光驱连接数据线时的一个主问题是设置主盘从盘。一般在光驱上都标明跳线方式，MA为主盘，SL为从盘。有时把光驱与硬盘接在同一条数据线上，此时应将光驱设置为从盘；如果单独为光驱接一条数据线，把它连接到主机板上

24、的副IDE口上，则光驱应设置为主盘。在连接数据线时要注意接口的方向。3. 连接音频数据线光驱的音频接口一般有根针，分别是左、右声道和两根据地线。其中为左声道、为右声道、代表地线。在声卡上也有一个类似的音频接口扦座。它接收光驱上的音频信号并把它放大输出到SPEAKER孔。4. 连接光驱的电源线光驱与硬盘一样，使用标准的芯型电源线，从开关电源上任选取一个电源线插入光驱的电源插座即可。插入时应注意方向，反了插不进去。光驱需要驱动程序的支持，才能正常工作。在Windows下，因光驱都支持即插即用功能。所以就不必安装驱动程序，系统会自动识别并安装驱动程序。只要开机后光驱即可正确读取数据。第十二节 DVD-ROM驱动器DVD驱动器1. DVD的主要特点具有大容量、高画质、高音质、高兼容像、高可靠性和具有导航功能的特点。2. DVD盘片(1) DVD盘片的格式只读形式的DVD盘片共分为三种：DVD-ROM 、DVD-Video和DVD-Audio，分别是只读数据盘、DVD影碟和DVD音乐。(2) DVD盘片的物理结构按单/双面与单/双层的各种组合，DVD光盘可以分为单面单层、单面双层、双面单层、双面双层四