第10章 声卡与音箱

第10章声卡与音箱声卡:要求掌握声卡的分类、声卡的结构、AC‘97标准、声卡的主要参数、了解常见音效处理芯片。音箱:掌握音箱的分类、多媒体音箱的结构、音箱的主要性能参数。熟练掌握独立声卡的安装、声卡驱动程序的安装、音箱与声卡的连接。声卡和音箱10.1声卡10.1.1声卡的分类按声卡的放置方式分：板载和非板载声卡；按接口分：ISA、PCI、USB声卡；按取样频率的位数：8位、准16位、真16位。按功能分：单声道、准立体声、真立体声、5.1声道卡…..。10.1.2声卡的结构如图10-1所示是一块PCI总线的声卡。图10-1PCI声卡的结构1．数字信号处理器DSP声卡的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)也称声卡主处理芯片，是声卡的核心部件。DSP的功能主要是对数字化的声音信号进行各种处理，如声波取样和回放控制，处理MIDI指令等，有些声卡的DSP还具有混响、合声、音场调整等功能。DSP基本上决定了声卡的性能和档次，通常也按照此芯片的型号来称呼该声卡。有些板载声卡将DSP的工作交给CPU来做。2．模数与数模转换芯片Codec

Codec芯片用于模数转换和数模转换。Codec芯片是模拟电路和数字电路的连接部件，Codec负责将DSP输出的数字信号转换成模拟信号以输出到功率放大器和音箱，也负责将输入的模拟信号转换成数字信号输入到DSP。

Codec芯片和DSP的能力直接决定了声卡处理声音信号的质量。

3.功率放大器功率放大器的主要作用是将Codec输出的音频模拟信号放大并输出，同时也担负着对输出信号的高低音处理的任务。其功率为2X2W，由SpeakerOut孔输出给耳机。4.总线接口声卡的总线接口根据总线的不同，分为两大类，一种是ISA声卡，另一种是PCI声卡。5.外部连接端口①话筒输入插孔（Micin）粉红色；语音输入；②音频输入插孔（LineIn）浅蓝色；MP3、随身听等音源导入；③音频输出插孔(LineOut)草绿色；输出到耳机或功放；④SPDIF（Sony/PilipsDigitalInterFace)Out/In（数字输出/输入）声卡上光纤接口和同轴接口；抗干扰、衰减小；⑤Game/MIDI插口：与游戏杆、MIDI乐器（MIDI键盘、电子琴）连接，配专用软件可构成桌面音乐制作系统。

6.内部连接端口①CDSPDIF（数字CD音频输入连接器）：屏蔽线连接光驱，播放CD，比从LineIn导入信号可减少电磁干扰；②辅助音频输入口（AUXIn）：机箱内其他音卡、影卡的信号连接；③模拟CD音频输入口（CDIn）：四针的CD连接。10.1.3声卡的基本工作原理

声卡回放声音的工作过程是：通过PCI总线或者声卡的其他数字输入接口将数字化的声音信号传送给声卡，声卡的I／0控制芯片和DSP接收数字信号，对其进行处理，然后传送给Codec芯片，Codec芯片将数字信号转换成模拟信号，然后输出到功率放大器或直接输出到音箱。声卡录制声音的工作过程是：声音通过Micin或Linein接口将模拟信号输入到Codec芯片，Codec芯片将模拟信号转换成数字信号，然后传送到DSP，DSP对信号进行处理，经I／0控制芯片和总线输出到计算机。10.1.4音频标准AC‘97标准要求把模数与数模转换部分从声卡主处理芯片中独立出来，形成一块Codec芯片，使得模数与数模转换尽可能脱离数字处理部分，这样就可以避免大部分模数与数模转换信号时所产生的杂波，从而得到更好的音效品质。符合AC'97标准的Codec封装建议的工业标准为7×7mm2，48脚QFP封装，各厂商Codec芯片的引脚互相兼容。2.音频中的新技术——HDAudio

为了提供更加逼真的音频效果，Intel推出了音频新标准HDAudio，(HighDefinitionAudio高保真音频），根据Intel的计划，这个编码标准将取代现有的AC'97。这个新标准的特点有：同时支持输入／输出各15条音频流。每个音频流都支持最高16声道。每个音频流支持8-，16-，20-，24-或32-bit的采样精度。采样率支持从6kHz到192kHz。对于控制、连接和编码优化的可升级扩展。音频编码支持设备高级音频探测实际音频系统多为24bit/192KHz10.1.5板载声卡1.软声卡：通过软件模拟声卡上的DSP功能配合Codec芯片的声卡。

通常板载软声卡都是符合AC‘97规范的，所以大家就约定俗成地把软声卡称为AC’97声卡。对于软声卡，其主板南桥芯片中加入了声卡控制功能，通过软件模拟完成一般声卡上DSP的功能，音频的输入／输出(模数与数模转换)由一块符合AC'97标准的Codec芯片完成。所以这类主板看不到较大的声卡DSP芯片，只有一块小小的Codec芯片。与硬声卡相比，由于采用软件模拟，CPU占用率比硬声卡高，如果CPU速度达不到要求或者驱动程序有问题，很容易会产生爆音，影响音质。

在板载AC'97软声卡的主板上，看不到较大的声卡主处理芯片DSP，一般在PCI插槽上端的电路板上能看到一块小小的方形Codec芯片，如图10-4所示。图10-2常见板载声卡Codec芯片2．硬声卡

为解决软声卡的缺点，有的主板采用了板载硬声卡的方式。正规的硬声卡符合AC'97标准，有一块较大的主流声卡DSP芯片，还有一块较小的Codec芯片。为降低成本，主板上的板载硬声卡往往不采用AC'97标准，只焊接一块具有DSP和Codec功能的声卡处理芯片(如CMl8738等4声道声卡芯片)，没有安装独立的Codec芯片。但用户更乐意接受这种硬声卡，而不去关心其是否符合AC'97标准和带有Codec芯片。一般在板载硬声卡的主板上，只有一块声卡处理芯片，焊接Codec芯片的位置是空着的。(1)具有DSP芯片和独立Codec芯片的声卡(符合AC’97），

(2)DSP和Codec集成一起（不符合AC’97）。

在如图所示的板载硬声卡主板上，只有一块声卡处理芯片(内部带有CODEC），焊接Codec芯片的位置是空着的。板载硬声卡处理芯片10.1.6声卡的主要参数采样位数、采样频率采样：对时间上连续的模拟量等间隔的取足够多的点称采样。采样位数：信号幅度方向上的采样精度称采样位数。例：用16位=65536来表达采样点的音频信号幅度即16位卡。采样频率：时间方向上的采样精度，每秒对音频信号的采样次数。人耳听力范围20—20KHz,目前大多声卡采样频率已超过44KHz。

2.复音数：指MIDI乐曲在1秒内发出的最大声音数，复音多则音效逼真。通常有64，128等

3.动态范围：音量发生瞬间突变时设备所能承受的最大变化范围。

4.Wave音效与MIDI音乐：模拟信号—ADC—数字音频—保存成WaveForm文件.wav

MIDI文件(.mid)记录了用于合成MIDI音乐的各种控制指令。5.输出信噪比（S/N）：输出信号电压与噪声电压的比值。一般80dB，独立声卡可达195dB。6.双工：同时双向的传送音频数据。

7.主要的3D音频API接口：

DirectSound3D(微软)、A3D、EAX(创新)8.AC-3：杜比实验室提出的环绕声标准，6声轨。9.HRTF：一种实现3D音效定位的算法。

10.声道数目：单声道、立体声（包括2.1）、4声道、6声道(5.1)10.1.7常见声卡主处理芯片1.CMI8738

骅讯公司设计生产，支持16位48KHz音频，4声道，提供光纤输入/输出功能，价格低。

CMI8738/PCI-6CH-MX芯片的外观，如图10-6所示。图10-3CMI8738/PCI-6CH-MX2．FortemediaFM801-AUFM801-AU使用了HSP(主机信号处理)硬件／软件的架构，支持DirectSound、波表、以及Direct3D的音源定位模式。由于FM801-AU采用了HSP架构，它需要占用较多的CPU使用率。FM801-AU采用了PCI2.2界面，支持与声霸卡兼容的DOS实模式，内建与Adlib兼容的音乐合成功能以及数字混音器，并支持多声道、SPDIFOut、MPU-401连接口，复音数为64，具有立体音效的定位功能等。FM801-AU芯片的外观如图10-4。3．创新系列(1)CT-2518CT-2518芯片主要面向低端市场，低端产品支持双声道，具有8点插值运算功能，是一款32位音频处理器，具有128复音的波表合成功能，支持DLS音色库和最高8MB的波表容量，支持EAX环境音效扩展。其缺点是只提供立体声输出，无法支持如今流行的多声道技术。(2)CT-5880CT-5880是从CT-2518发展出来的一个版本，它支持4声道，并增加了对数字音频的支持。在3D音效方面，CT-5880可以硬件加速DS3D、软件模拟A3D1．0版和EAX，但在双声道模式下效果不太明显。目前，一些大的主板厂商的板载声卡也采用此芯片。不过，不支持6声道输出是其一个弱点，CT-5880芯片的外观，如图10-5所示。4．RealtekALC850RealtekALC850是最常见的板载AG97芯片。Realtek的ALG850是世界上首款8声道的音频AC‘972.3Codec芯片，采用48PinLQFP封装。它包括4个16位双通道DAC和一个立体声ADC，它的4组立体声输出，带有5位的音量控制。具备接口侦测功能的JackSense(环绕，中置／低音，前置，后置环绕)，一个PCBEEP发生器，以及抗噪功能。ALC850的外观，如图10-6所示。10.1.8声卡的选购

选购声卡与选购其他配件一样，要根据需要来选择，也就是用声卡来干什么。如果是普通的应用，如听听CD、看看VCD，玩一玩游戏，选用一般的廉价声卡或板载声卡就可以了。如果对音响有较高的要求，就要选择一块高、中档的产品。现在流行的声卡都是PCI接口，PCI声卡技术已经非常成熟，PCI接口赋予了声卡许多新的特性，如多音流同时传送、增强的DirectSound、DirectSound3D、A3D的支持等。声音芯片的档次就决定了声卡的档次，所以在选购声卡时要选择主流芯片。高档声卡产品主要由Creative(创新)、Aureal(傲锐)和Diamond(帝盟)生产。10.2.1音箱的分类

1、按箱体材质分:木质音箱、塑料音箱；

2、按功率放大器位置分：有源（常用）、无源、10.2音箱图10—7所示，分别是2.0(2个箱体)音箱、2.1(3个箱体)音箱、5.1音箱(6个箱体)和7.1音箱(8个箱体)

3、按声道数量分:10.2.2多媒体音箱的结构

1.箱体：表现声音和音乐，容纳扬声器和放大电路，有密封式和导向式；

2.扬声器单元：声音回放，高音2-3.5in、4-6in中音和低音6.5in扬声器；

3.电源部分：交流电转换为放大器用的低压直流(一般20-30w)；

4.信号放大器：将微弱音频信号放大以驱动扬声器、音调调节。图10-8扬声器10.2.3音箱的主要性能参数1.功率：决定音箱所能发出的最大声强；分为额定功率：在一定频率和波形的持续驱动下，扬声器不发生任何损坏的最大电功率。一般2*30W最大功率：扬声器短时间所能承受的最大功率。2.频率范围与频率响应频率范围：音响系统的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围。60Hz-18kHz±3dB频率响应：