1、第7章 声卡和音箱一声 卡 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、Line in接口、Speak接口、后部输出接口、MIDI接口和金手指等部件组成。 2 声卡的类型 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Realtek ALC 系列的AC97
2、 CODEC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
3、接口、Line in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 、Digital Music、MAYA EX和MAYA 5.1 USB等。 3 声卡的性能指标 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
4、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24bit64bit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（WAVE TABLE）可以将各种真 实乐器所能发
5、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。 3MIDI规格 MIDI是Musical Instrument Digital Interface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
6、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YAMAHA OPL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
7、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 HRT
8、F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（Dolb
9、y Digital）、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（Environmental Audio Extensions，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
10、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 DirectSound 3D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-Media CMI8738/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
11、/Q3D：CRL开发的HRTF算法叫做Sensaura，它支持包括A3D 1.0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。 4 选购声卡 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
12、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。 2PCI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
13、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Digital Out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Dolby Digital 5.1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 Dolby Digital 5.1的效果。在这方面，目前似乎只有创
