第9章声卡和音箱

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第 9 章声卡和音箱

本章要点具体要求本章导读


本章要点声卡的相关知识音箱的相关知识音箱和声卡的选购


具体要求了解声卡的分类掌握声卡的性能指标掌握音箱的性能指标了解音箱和声卡的选购


本章导读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。本课将介绍声卡和音箱的相关知识，包括声卡的不同类型、声卡的性能指标、音箱的不同类型、音箱的性能指标以及在选购声卡和音箱时需要注意的一些问题。


9.1 声卡概述个人计算机的普及在一定程度上要归功于

多媒体的发展，在多媒体的发展过程中，声卡的作用功不可没，因为声卡处理音频信号并通过音箱发出各种各样的声音，使人们的生活变得丰富多彩。


9.1 声卡概述

9.1.1 声卡的基本构成 9.1.2 声卡的总线结构 9.1.3 声卡的分类 9.1.4 声卡的性能指标


9.1.1 声卡的基本构成早期的计算机中并没有声卡，计算机只能通过

主板上的 PC 喇叭发出单调的声音，人们无法通过计算机欣赏音乐。随着多媒体技术的发展，人们开发了专门用于处理音频信号的声卡，于是计算机就可以发出美妙动听的音乐了。

计算机把音频信号送入声卡进行处理，再由声卡输出，最后通过音箱播放，因此可以说声卡是计算机中处理音频信号的工具。


声卡的外观

声音处理芯片

MIDI接口

金手指

SP/DIF接口

MIC 接口

Line in 接口

Speak接口后部输出插孔


9.1.1 声卡的基本构成声音处理芯片：是声卡中用来对声音信号进

行处理的芯片，包括对声音信号的回放、采样和录制等，它是声卡中最重要的元件。

金手指：是声卡与主板连接的“通道”，以实现供电和数据传输功能。

MIDI 接口：用于连接 MIDI 接口的音频或游戏设备。

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。


9.1.1 声卡的基本构成 Line in 接口：用于从外部声源将声音信号输

入到声卡中。 MIC 接口：用于将麦克风的声音信号输入到

声卡中。 Speak 接口：用于将声音信号输出到音箱中。后部输出接口：可连接有源音箱或外部放大

器以实现音频输出。


9.1.2 声卡的总线结构 PCI 总线结构的声卡是最常见的，早期的

ISA 总线结构的声卡已经被淘汰了。 PCI声卡相对于 ISA 声卡来说有两大优势：一是 PCI 总线具有比 ISA 总线更高的传输速率，不需要像 ISA 声卡那样将波表的ROM 或 RAM 存放在声卡上，而是直接将波表存入硬盘，使用时直接调至内存即可；二是 PCI 声卡可以支持更多的 3D 音效，达到更好的声音效果。


9.1.2 声卡的总线结构另外还有一种 USB 接口的声卡，这类声

卡是在 USB 设备大量普及时出现的。 USB 接口的声卡支持即插即用，是纯数字化的音效信号，不易受电路与电压的干扰。但是由于其体积小巧，功能齐全，因此价格较为昂贵。


9.1.3 声卡的分类按照声卡芯片的不同可以将声卡分成集成

声卡和独立声卡。


9.1.3 声卡的分类

1．集成声卡 2．独立声卡


1．集成声卡集成声卡是指在计算机主板上集成的处理

音效的声音芯片，按照有无音频处理芯片可将集成声卡分为集成软声卡和集成硬声卡。


1）集成软声卡集成软声卡是指在主板上集成了

CODEC（数字模拟信号转换）芯片，这种芯片完全依靠 CPU 对音频信号进行处理转换，这样会占用 CPU资源，如果CPU 比较繁忙时就会使播放的声音有停顿现象。集成软声卡都符合 AC’97 标准。常见的集成软声卡芯片有 Realtek ALC 系列的 AC’97 CODEC 芯片。


2）集成硬声卡集成硬声卡是指在主板上集成了包含音频

处理芯片和 CODEC 芯片功能的声卡。在处理音频信号时，集成硬声卡将负责一切音频信号的转换，不用依赖 CPU ，这样可以保证声音播放的质量，同时也节约了成本。常见的集成硬声卡芯片有CT5880 ， CMI9739A 和 VIA Envy 24PT等。


ALC655 芯片和 CMI9739A 芯片


2．独立声卡独立声卡是指独立安装在主板的 ISA 或 PCI 插槽中的

声卡，现在的声卡以 PCI 声卡为主。独立声卡有独立的音频处理芯片，负责所有音频信号的转换工作，从而减少了对 CPU资源的占用率，结合功能强大的音频编辑软件，可以进行音频信息的处理。

独立声卡的音频处理芯片是声卡的核心，它决定了最后从声卡输出的声音的音质好坏，因此音频处理芯片是衡量声卡性能和档次的重要标志。音频处理芯片上标有产品商标、型号、生产厂商等信息，是整个声卡电路板上面积最大的集成块，能对声波进行采样和回放控制、处理 MIDI 指令以及合成音乐等。


音频处理芯片


9.1.4 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。


9.1.4 声卡的性能指标 1．数字音频采集 2．声音采样位数 3．波表合成 4 ． MIDI规格 5．数字信号处理 6．复音数 7．信噪比 8．声道


1．数字音频采集数字音频采集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，称之为抽样，其时间间隔称为抽样周期。常见的抽样频率有8kHz ， 11.025kHz ， 22.05kHz ， 16kHz， 37.8kHz ， 44.1kHz ， 48kHz 等。


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．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。


4 ． 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。


5．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。


6．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。


7．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 80dB才符合标准。从 AC’97 开始，声卡中的ADC ， DAC必须与混音工作及数字音效芯片分离。


8．声道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。


9.2 音箱概述音箱的作用是负责将声卡处理过的音频信

号播放出来，因此音箱的作用不可小视。下面将介绍音箱的相关知识。


9.2 音箱概述 9.2.1 音箱种类 9.2.2 音箱的性能指标


9.2.1 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塑料音箱和木质音箱。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。


9.2.2 音箱的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。


9.2.2 音箱的性能指标 1．功率 2．频率响应范围 3．失真度 4．阻抗 5．信噪比 6．灵敏度 7．箱体材料 8．音箱单元


1．功率音箱的功率是指音箱所能发出的最大声强，

直观地表示就是声音能有多大。音箱的功率主要由它的功率放大器芯片的功率决定，此外还与电源变压器的功率有关。目前一般的多媒体音箱的功率范围在 25~50W之间。


2．频率响应范围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。


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。


3．失真度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．阻抗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 8Ω 。


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．箱体材料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大都是木制和塑料的，相对来说，优质的木制音箱具有更好的音频回放能力。


8．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。


9.3 声卡和音箱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——声卡和音箱的选购。


9.3 声卡和音箱选购指南 9.3.1 知识讲解 9.3.2 典型案例


9.3.1 知识讲解下面分别介绍在声卡和音箱的选购中需要

注意的一些问题。


9.3.1 知识讲解 1．声卡选购指南 2．音箱选购指南


1．声卡选购指南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。这里主要介绍独立声卡的选购方法。


1）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。


2）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。


2．音箱选购指南现在音箱的品牌很多，仿制假冒的产品也

多，所以在挑选时应该特别小心，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，重量越重说明音箱没有偷工减料。


2）听音选购音箱时最主要的还是听，在检查完外观后就要

来试听一下了。首先拔下音频输入线，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。


2）听音最后是调节音量，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。


3）品牌最后要确立购买音箱的品牌，著名品牌的

音箱在选料、做工和质保等方面都比普通杂牌音箱好。比较有名的音箱品牌有：漫步者、创新、轻骑兵、冲击波和惠威等。


9.3.2 典型案例由于市场中各种档次的声卡和音箱数量众

多，读者在选购时难以选择经济实用的产品，因此这里向用户列出几种主流的声卡和音箱产品，希望对用户选购时有所帮助。


9.3.2 典型案例 1．主流声卡推荐 2．音箱推荐


1．主流声卡推荐主流声卡向用户推荐 Sound Blaster Live!

24-bit 和启亨麻辣子 5.1 声卡。


1 ） Sound Blaster Live! 24-bit 声卡

这款 Live! 系列的 Sound Blaster Live! 24-bit 声卡并非使用 EMU10K1 音频芯片，而是一块重新设计的音频处理器。它支持 24-bit 96kHz 7.1 声道输出，且具有 EAX 声场特效、卡拉 OK 、 SoundFont 音乐合成器，附送多种音频应用软件。

Sound Blaster Live! 24-bit 声卡采用 Crystal CS4382八声道 D/A（数字 /模拟信号）转换芯片， Wolfson WM8775立体声 A/D（模拟 / 数字信号）转换芯片，提供高达 100dB 的信噪比，完全兼容Windows Media 9 Pro 高解析度标准，能够使用户享受到真正 24-bit 96kHz 的多声道音乐。


1 ） Sound Blaster Live! 24-bit 声卡

同时，它还提供了玩游戏用的 EAX Advanced HD 3.0 声场效果和音乐欣赏用的 EAX 声场效果。此外，用户利用声卡附送的软件可以使用卡拉OK 功能，也可以通过创新公司的 CMSS 技术，将一般立体声或 5.1 声道音源升级成为 7.1 声道，使环绕声包围感更加出色。此声卡采用 Low Profile（半高）设计，可以安装在一些小机箱或准系统计算机中。它的缺点是声卡只有 4 个输入 / 输出插孔，即在使用 7.1 声道音频输出时，只能有一个音源输入。


2）启亨麻辣子 5.1 声卡启亨麻辣子 5.1 声卡采用启亨独家研发的银质

PCB打造而成，整张声卡上附着一层银质材质，可有效减少干扰磁波的产生，使声卡的声音更清楚、更干净，可媲美专业音响的品质。

启亨麻辣子 5.1 声卡可以提供 5.1 声道的环绕音场效果，在播放 DVD影片时，可支援 Dolby Digital 5.1 声道，让听众真实地感受到身临其境的现场感。启亨麻辣子 5.1 声卡内建 FroteMedia FM801-AU 音效芯片，可以提供 5.1 声道的环绕音效输出，声音逼真的效果就有如身临其境一般。


声卡


2．音箱推荐音箱产品将推荐漫步者 E2100 和创新

LX200 。


1）漫步者 E2100

漫步者 E2100 音箱属于时尚型，非常适合搭配液晶显示器。漫步者 E2100 是一款桌面级 2.1 有源音箱，前置式音量、高音、低音及电源开关操控，大大方便用户操作，而且在通电工作时，低音旋钮下方还会有一个桔黄色的指示灯亮起。

为了增强低音效果，低音炮的箱体为全木质结构，可有效杜绝谐振和箱声，全防磁设计也使音箱可以任意摆放。专利的双曲面倒相孔使风噪大大降低，进一步确保了音箱的音质水准。在卫星音箱的设计上， E2100 没有为卫星音箱配备“黑面纱”一样的网罩，却大胆使用了透明的有机玻璃面板，并且可以方便地拆卸。


2）创新 LX200

创新 LX200 是多媒体领域的领头羊——创新的一款入门级 2.1 音箱，属创新经典的 PC WORKS 系列。

LX200 的卫星音箱采用了全频带设计，所以在体积上仅与成人拳头大小相仿。箱体材料上采用了音响塑料。为了便于摆放， LX200 在附件中提供了卫星音箱支架。

LX200 在低音炮正前方并没有设置任何调节旋钮，反而仅仅用一块防尘罩来遮盖，这样做的目的是为了保护面向用户的低音扬声单元。


漫步者 E2100 和创新 LX200

第9章 声卡和音箱

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