第7章 声卡和音箱

第7章声卡和音箱•7.1声卡•7.2音箱7.1声卡•7.1.1声卡概述•7.1.2声卡的类型•7.1.3声卡的性能指标•7.1.4选购声卡•7.1.5声卡的故障分析7.1.1声卡概述声卡是计算机中处理音频信号的工具，如图所示，通过声卡将计算机中的音频信号进行处理后，再通过连接到声卡的音箱，将声音以人耳能听到的频率表现出来。声卡主要由音频处理芯片、MIC接口、Linein接口、Speak接口、后部输出接口、MIDI接口和金手指等部件组成。7.1.2声卡的类型•1．集成声卡••2．独立声卡•3．外置声卡1．集成声卡•集成声卡是一种集成在主板上的数字模拟信号转换芯片，如图所示。集成声卡没有音频处理芯片，完全靠CPU对音频信号进行处理转换，这样会占用CPU资源，如果CPU比较繁忙，播放的声音就会出现停顿现象。目前常见的集成声卡芯片有RealtekALC系列的AC’97CODEC芯片等。•集成声卡集成在主板上，具有不占用PCI接口、成本更为低廉、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，自然就受到市场的青睐。2．独立声卡独立声卡直接与主板的PCI插槽相连，它有独立的音频处理芯片，如图所示为一款独立的声卡。它负责所有音频信号的转换工作，从而减少了对CPU资源的占有率，并且结合功能强大的音频处理软件，可以进行几乎所有音频信息的处理。音质效果好的声卡都是独立声卡，一般适合对声音品质要求较高的用户。3．外置声卡•外置声卡是创新公司独家推出的一种新声卡，它是在独立声卡的技术上发展起来的。它的外形通常是一个长方形的盒子，在外置声卡上一般具有Speak接口、Linein接口、MIC接口等，如图所示。它们的作用与独立声卡上相应接口的作用是相同的。•外置声卡通过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。常见的有创新Extigy、DigitalMusic、MAYAEX和MAYA5.1USB等。7.1.3声卡的性能指标•1．音频采集•2．波表合成•3．MIDI规格•4．声道•5．音效1．音频采集•声卡的主要作用之一是对声音信息进行录制与回放，在这个过程中采样的位数和采样的频率决定了声音采集的质量。•（1）采样频率和采样位数直接决定了声卡录制和播放声音的效果。采样频率是指声卡在1秒钟内对声音信号的采样次数。采样频率越高，播放出的声音质量就越真实越自然。目前高端的声卡可以达到96KHz以上的采样频率，普通声卡的采样频率一般为8KHz、11.025KHz、22.05KHz、16KHz、37.8KHz、44.1KHz和48KHz等。其中，22KHz相当于普通FM广播的音质，44KHz相当于CD播放器播放CD光盘的音质。•（2）声音采样位数是声卡对声音的采集精度，它通常是一个二进制数。声卡的采样位数越高，声音听起来就越真实。目前中高端独立声卡的声音采样位数可以达到24bit~64bit之间，普通的集成声卡和独立声卡的采样位数为16bit。2．波表合成波表（WAVETABLE）可以将各种真实乐器所能发出的所有声音（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。因为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。3．MIDI规格MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface的简称，意为音乐设备数字接口。它是电子乐器之间以及电子乐器与计算机之间的统一交流协议，可以从广义上将其理解为电子合成器、计算机音乐的统称，包括协议、设备等相关的含义。MIDI文件只是一种对乐曲的描述，本身不包含任何可供回放的声音信息，计算机音乐要通过声卡播放出来，就需要通过形式多样的合成手段了。早期的ISA声卡普遍使用FM合成，即“频率调变”。它运用声音振荡的原理对MIDI进行合成处理。但由于技术本身的局限，加上这类声卡采用的大多数为廉价的YAMAHAOPL系列芯片，效果自然不好。4．声道•声卡所支持的声道数是声卡技术发展的重要标志。•（1）单声道是比较原始的声音复制形式，早期的声卡采用得比较普遍。当通过两个扬声器回放单声道信息的时候，可以明显感觉到声音是从两个音箱中间传递到耳朵里的。这种缺乏位置感的录制方式用现在的眼光看是很落后的，但在声卡刚刚起步时，却是非常先进的技术了。•（2）单声道缺乏对声音的位置定位，而立体声技术则彻底改变了这一状况。声音在录制过程中被分配到两个独立的声道，从而达到了很好的声音定位效果。这种技术在欣赏音乐过程中显得尤为重要，听众可以清晰地分辨出各种乐器来自的方向，从而使音乐更富想像力，更加接近于临场感受。•（3）立体声虽然满足了人们对左右声道位置感体验的要求，但是随着技术的进一步发展，大家逐渐发现双声道已经越来越不能满足需求。随着PCI声卡带宽的增加，应运而生了一些新的技术，发展最为迅速的就是三维音效了。三维音效的主旨是给人们带来一个虚拟的声音环境，通过特殊的HRTF技术营造一个趋于真实的声场，从而获得更好的听觉效果和声场定位。而要达到好的效果，仅仅依靠两个音箱是远远不够的，新的四声道环绕音频技术则很好地解决了这一问题。四声道环绕有4个发音点，即前左、前右，后左、后右，听众则被包围在这中间。同时还增加了一个低音音箱，以加强对低频信号的回放处理（该系统称为4.1声道音箱系统）。就整体效果而言，四声道系统可以为听众带来来自不同方向的声音环绕，可以获得身临各种不同环境的听觉感受，给用户以全新的体验。如今四声道技术已经广泛融入于各类中高档声卡的设计中。•（4）5.1声道已广泛用于各类传统影院和家庭影院中，一些比较知名的声音录制压缩格式，如杜比AC-3（DolbyDigital）、DTS等都是以5.1声音系统为技术蓝本的。其实5.1声音系统来源于4.1环绕，不同之处在于它增加了一个中置单元。这个中置单元负责传送低于80Hz的声音信号，在欣赏影片时把对话集中在整个声场的中部，以增加整体效果。另外，还有7.1声道等支持多声道的声卡，不过与5.1声道相比，并没有多大的技术改进，用户可以查阅相关资料。5．音效•声卡的音效直接关系到最终的音频效果，声卡的音效主要采用以下几种技术。•（1）EAX（EnvironmentalAudioExtensions，环境音效扩展）：是由创新和微软联合提供，作为DirectSound3D扩展的一套开放性的API。它是创新通过独家的EMU10K1数字信号处理器嵌入到SB-LIVE中来实现的。EAX是一种扩展集合，它加强了DirectSound3D的功能。•（2）A3D：是一种突破性的互动3D定位音效技术，使用这一技术的应用程序可以根据用户的输入而决定音效的变化，产生在围绕听者的3维空间中精确定位的音效，带来真实的听觉体验，而且可以只用两只普通的音箱或一对耳机在实现，通过四声道就能很好的去体现出它的定位效果。•（3）H3D：和A3D有着差不多的功效，采用是C-MediaCMI8738/C3DX芯片。它本身可以支持上面所说的H3D技术、可支持四声道、还带有MODEM的功能。•（4）Sensaura/Q3D：CRL开发的HRTF算法叫做Sensaura，它支持包括A3D1.0和EAX、DS3D在内的大部分主流3D音频API。此技术已经广泛运用于ESS、YAMAHA和CMI的声卡芯片上，从而成为影响比较大的一种技术，从实际试听效果来看也的确不错。而QSound开发的Q3D可以提供一个与EAX相仿的环境模拟功能，但效果还比较单一，与Sensaura大而全的性能指标相比稍逊一筹。7.1.4选购声卡•1．声卡品牌•2．PCI接口声卡应成为首选•3．声道•4．所选购的声卡是否具有SPDIF数字音频接口•5．驱动程序及相关软件是否齐全1．声卡品牌集成声卡的品质是由芯片决定的。目前市场上的主流独立声卡品牌主要有新加坡的创新、德国的坦克和国产的乐之邦、傲王等。如图所示为坦克（TerraTec）声卡，这个品牌一向注重产品的品质和性价比，其产品具备了专业级和家用级系列的各种高、中、低端产品。正是由于这种平实的定位，使得坦克声卡获得了广大消费者的认可，占据了声卡市场很大的份额。2．PCI接口声卡应成为首选在选购声卡时，数据传输速率是一个关键的指标，由于PCI声卡比早期的ISA声卡的数据传输速率高十几倍，因而受许多消费者的欢迎。再有PCI声卡有着较低CPU占用率和较高信噪比等优良特性，也使功能单一、占用系统资源过多的ISA声卡显得风光不再。随着PCI声卡技术的不断成熟，与DOS游戏的兼容性问题正在逐步得到解决，再加上操作系统向Windows的平稳过渡，基于Windows的各种应用程序已渐成主流，PCI声卡已经成为用户的首选，目前，市面上的主流声卡多为PCI总线结构，ISA声卡已经逐步退出市场。所以在选购声卡时，应首先考虑PCI接口的产品。3．声道声道是指声卡能模拟的音源的个数。目前常见声卡的声道包括双声道（立体声）和环绕立体声。一般声卡支持的声道数量越多，再配合相应的多声道音箱，用户就能听到从多个角度传来的声音效果，这种效果常给人以身临其境的感觉。常见的中高端独立声卡至少支持6个声道。4．所选购的声卡是否具有SPDIF数字音频接口•将声音作为数字模式传送可以最大限度地减少失真度，SPDIF的输出端口就是用于接驳专门的数字录音设备的，如DAT和MD等；而将SPDIF的输入端接到光驱的DigitalOut或DVD解压卡的相应输出端子，就可以得到比使用模拟音频输入要好得多的音质。•很多人认为，只要通过声卡上的SPDIF接口就可以实现AC-3解码输出和DolbyDigital5.1输出。虽然这在理论上是成立的，但在实际使用中，必须有专门的驱动程序支持才可以实现，否则仍然是1/2对音箱输出，达不到DolbyDigital5.1的效果。在这方面，目前似乎只有创新SBLive!和帝盟MonsterMX系列做得不错，而其它品牌的声卡不是因为节省成本而省略了SPDIF，就是根本不具备该项功能。5．驱动程序及相关软件是否齐全•驱动程序在很大程度上决定着声卡性能的发挥。所以许多著名声卡厂商都很重视对驱动程序的开发和改进。如今PCI声卡的驱动程序及应用软件大都保存在随卡附赠的光盘上，便于使用及保存。•一般来说，高档声卡除了具有比较完善的驱动程序之外，往往还附有实用的音、视频软件以及能够体现自身技术特点的游戏软件，如SoundBlasterLive!Digital系列声卡，就提供了专业音乐制作软件Cakewalk、音色库编辑工具ViennaSoundFontStudio以及大量支持3D音效的游戏等。•另外，目前较为普及的市场上常见的中档声卡，也都提供了必要的简单易用的声卡驱动程序及应用软件。一些低档声卡则只提供声卡驱动程序或者使用Windows的公用驱动程序。7.1.5声卡的故障分析•1．声卡不支持休眠功能•2．声卡不能播放声音•3．不能通过声卡录制声音•4．安装新的DirectX后导致声卡不发声•5．声卡驱动程序故障1．声卡不支持休眠功能•故障表现：计算机从休眠状态唤醒后便没有声音了，只有重启后才能恢复正常。•解决方法：要实现Windows的休眠功能需要各方面硬件的配合和操作系统的支持，如果其中有一项不能支持，就可能无法实现休眠状态。在进入休眠状态后设备发生问题，估计该问题是声卡不支持休眠功能造成的。可以尝试在BIOS中将“PowerManagementSetup”选项中的“IRQ”值设置成“Enable”，并将“PowerManagement”设置成“UserDefine”即可。2．声卡不能播放声音•故障表现：在刚安装声卡后，能够正常使用该声卡，但在重启计算机后，就不能播放声音了。•解决方法：在“设备管理器”中发现刚刚安装的声卡“消失”了，关闭计算机