初識計算機硬件系統(tǒng)——聲卡的基礎(chǔ)知識主講：劉亞琦《辦公自動化》7.1聲音設備這里說的微型計算機的其他設備主要包括鍵盤、鼠標、機箱、電源、打印機、掃描儀、網(wǎng)絡設備、聲音設備等。由于用戶對于這些設備在日常應用的環(huán)境下的性能要求差別較小，我們在這里一起做簡單介紹。7.1.1聲卡聲卡(SoundCard)也叫音頻卡（港臺稱之為聲效卡）：聲卡是多媒體技術(shù)中最基本的組成部分，是實現(xiàn)聲音的模擬/數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的一種硬件。聲卡的基本功能是把來自話筒、磁帶、光盤的原始聲音信號加以轉(zhuǎn)換，輸出到耳機、揚聲器、擴音機、錄音機等聲響設備，或通過音樂設備數(shù)字接口(MIDI)使樂器發(fā)出美妙的聲音。1、聲卡的分類聲卡可分為集成聲卡、獨立聲卡、外置聲卡等。目前主流配置的微型計算機主板上都集成了聲卡，普通用戶很少使用到獨立聲卡。聲卡的輸出接口常用到的有三種，分別按照顏色區(qū)分，在輸出接口的旁邊也會印有接口名稱。通常綠色接口用于耳機或者雙聲道音箱輸出，粉色用于麥克風輸入，藍色用于有音頻數(shù)據(jù)輸出功能的MP3、錄音機、CD播放器等設備音頻數(shù)據(jù)輸入。其他復雜一些的多聲道聲卡還會帶有其他的音箱輸出接口。聲卡通常還會帶有MIDI接口（外形類似于VGA接口）用來連接電子鍵盤、電吉他等數(shù)字樂器。（1）聲音處理芯片：聲音處理芯片是聲卡的核心部件，它從本質(zhì)上決定了聲卡的性能好壞和檔次高低。聲音處理芯片的基本功能包括對聲波采樣和回放的控制、處理MIDI指令等。（2）功率放大器：對聲音信號進行放大，再送到揚聲器或音箱中。（3）CODEC芯片：主要負責數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號（DAC）和模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（ADC）的工作。（4）總線接口：聲卡的總線接口主要有三種，早期的多為ISA接口，現(xiàn)在的聲卡接口多為PCI接口。第三種接口用于外置式聲卡上，采用USB接口，使用起來更為方便。（5）CD音頻連接器：通過CD音頻連接器，將光驅(qū)與聲卡相連接，便于聲卡直接處理來自光驅(qū)的數(shù)字或模擬信號。（6）輸入輸出端口：聲卡的輸入輸出端口是主要用于聲卡與音箱、話筒等聲音或錄音設備相連接的端口。（7）游戲/MIDI接口：該接口是游戲手柄（操作桿）或MIDI設備（如MIDI鍵盤、電子琴等）與聲卡相連時所用的接口。3、聲卡的主要性能指標：（1）S/PDIFS/PDIF是SONY、PHILIPS家用數(shù)字音頻接口的簡稱，可以傳輸PCM流和DolbyDigital、dts這類環(huán)繞聲壓縮音頻信號，所以在聲卡上添加S/PDIF功能的最重大意義就在于讓電腦聲卡具備更加強大的設備擴展能力。S/PDIF技術(shù)應用在聲卡上的表現(xiàn)即是聲卡提供了S/PDIFIn、S/PDIFOut接口，如果有數(shù)字解碼器或者帶有數(shù)字音頻解碼的音箱，你就可以使用S/PDIF接口作為數(shù)碼音頻輸出，使用外置的DAC（Digital-AnalogConverter：數(shù)字→模擬轉(zhuǎn)換器，簡稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器）進行解碼，以達到更好的音質(zhì)。（2）采樣位數(shù)與采樣頻率音頻信號是連續(xù)的模擬信號，而電腦處理的卻只能是數(shù)字信號。因此，電腦要對音頻信號進行處理，首先必須進行模/數(shù)（A/D）的轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)換過程實際上就是對音頻信號的采樣和量化過程，即把時間上連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)闀r間上不連續(xù)的數(shù)字信號，只要在連續(xù)量上等間隔的取足夠多的點，就能逼真地模擬出原來的連續(xù)量。這個“取點”的過程我們稱為采樣（sampling），采樣精度越高（“取點”越多）數(shù)字聲音越逼真。其中信號幅度（電壓值）方向采樣精度，我們稱之為采樣位數(shù)（samplingresolution），時間方向的采樣精度稱為采樣頻率（samplingfrequency）。

采樣位數(shù)指的是每個采樣點所代表音頻信號的幅度。8bit的位數(shù)可以描述256種狀態(tài)，而16bit則可以表示65536種狀態(tài)。對于同一信號幅度而言，使用16bit的量化級來描述自然要比使用8bit來描述精確得多。其情形就尤如使用毫米為單位進行度量要比使用厘米為單位要精確一樣。一般來說采樣位數(shù)越高，聲音就越清析。

采樣頻率是指每秒鐘對音頻信號的采樣次數(shù)。單位時間內(nèi)采樣次數(shù)越多，即采樣頻率越高，數(shù)字信號就越接近原聲。采樣頻率只要達到信號最高頻率的兩倍，就能精確描述被采樣的信號。一般來說，人耳的聽力范圍在20hz到20Khz之間，因此，只要采樣頻率達到20Khz×2=40Khz時，就可以滿足人們的要求?，F(xiàn)時大多數(shù)聲卡的采樣頻率都已達到44.1或48Khz，即達到所謂的CD音質(zhì)水平了。（3）Wave音效與MIDI音樂

WAVE音效合成與MIDI音樂的合成是聲卡最主要的功能。其中WAVE音效合成是由聲卡的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器來完成的。模擬音頻信號經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后為數(shù)字音頻后，以文件形式存放在磁盤等介質(zhì)上，就成為聲音文件。這類文件我們稱之為wave格式文件，通常以.wav為擴展名，因此也稱為wav文件。WAVE音效可以逼真地模擬出自然界的各種聲音效果。可惜的是wav文件需要占用很大的貯存空間，也正是這個缺點，造就了MP3的成長。MIDI，即樂器數(shù)字化接口，是一種用于電腦與電子樂器之間進行數(shù)據(jù)交換的通信標準。MIDI文件（通常以.mid為文件擴展名）記錄了用于合成MIDI音樂的各種控制指令，包括發(fā)聲樂器、所用通道、音量大小等。由于MIDI文件本身不包含任何數(shù)字音頻信號，因而所占的貯存空間比wav文件要小得多。MIDI文件回放需要通過聲卡的MIDI合成器合成為不同的聲音，而合成的方式有FM（調(diào)頻）與Wavetable（波表）兩種。大多數(shù)廉價的聲卡都采用的FM合成方式，F(xiàn)M合成是通過振蕩器產(chǎn)生正弦波，然后再疊加成各種樂器的波形。FM方式發(fā)出音樂聽起來生硬呆板，帶有明顯的人工合成色彩。與FM合成不同，波表合成是采用真實的聲音樣本進行回放。聲音樣本記錄了各種真實樂器的波形采樣，并保存在聲卡上的ROM或RAM中（要分辨一塊聲卡是否波表聲卡，只需看卡上有沒有ROM或RAM存儲器即可）。目前中高檔聲卡大都采用了波表合成技術(shù)。（4）復音數(shù)（和弦數(shù)）在各類聲卡的命名中，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)諸如64、128之類的數(shù)字。有些用戶乃至商家將它們誤認為是64位、128位聲卡，是代表采樣位數(shù)。其實64、128代表的只是此卡在MIDI合成時可以達到的最大復音數(shù)。所謂"復音"是指MIDI樂曲在一秒鐘內(nèi)發(fā)出的最大聲音數(shù)目。波表支持的復音值如果太小，一些比較復雜的MIDI樂曲在合成時就會出現(xiàn)某些聲部被丟失的情況，直接影響到播放效果。復音越多，音效越逼真，但這與采樣位數(shù)無關(guān)，如今的波表聲卡可以提供128以上的復音值。另外需要注意的是"硬件支持復音"和"軟件支持復音"之間的區(qū)別。所謂"硬件支持復音"是指其所有的復音數(shù)都由聲卡芯片所生成，而"軟件支持復音"則是在"硬件復音"的基礎(chǔ)上以軟件合成的方法，加大復音數(shù)，但這是需要CPU來帶動的。眼下主流聲卡所支持的最大硬件復音為64，而軟件復音則可高達1024。（5）動態(tài)范圍動態(tài)范圍指當聲音的增益發(fā)生瞬間態(tài)突變，設備所有名承受的最大變化范圍。這個數(shù)值越大，則表示聲卡的動態(tài)范圍越廣，就越能表現(xiàn)出作品的情緒和起伏。一般聲卡的動態(tài)范圍在85dB左右，能夠做到90dB以上動態(tài)范圍的聲卡是非常好的聲卡了。

（6）輸出信噪比

“輸出信噪比”是衡量聲卡音質(zhì)的一個重要因素，其概念為：輸出信號電壓與同時輸出的噪音電壓的比例，單位是分貝。這個數(shù)值越大，代表輸出時信號中被摻入的噪音越小，音質(zhì)就越純凈。聲卡作為電腦的主要輸出音源，對信噪比要求是相對較高的。由于聲音通過聲卡輸出，需要通過一系列復雜的處理，所以決定一塊聲卡信噪比大小的因素也有很多。由于計算機內(nèi)部的電磁輻射干擾很嚴重，所以集成聲卡的信噪比很難做到很高，一般其的信噪比在80dB左右。PCI聲卡一般擁有較高的信噪比（大多數(shù)可以輕易達到90dB），有的高達195dB以上。較高的信噪比保證了聲音輸出時的音色更純，可以將雜音減少到最低限度。而音色的好壞則取決于產(chǎn)品所選用的音效芯片和卡的做工。如果可能的話，購買聲卡前最好先進行試聽，如果實在沒有得試聽的話，可以多留意周圍媒體對它的評價，或許對你的選購有一些幫助。

（7）API接口

API就是是編程接口的意思，其中包含了許多關(guān)于聲音定位與處理的指令與規(guī)范。它的性能將直接影響三維音效的表現(xiàn)力，主要有下面幾種：

DirectSound3DDirectSound3D，是微軟公司提出的3D效果定位技術(shù)，它最大特點就是硬件無關(guān)性，在聲卡出現(xiàn)初期，許多聲卡芯片沒有自己的硬件3D音效處理能力，都是使用這種DirectSound3D來模擬出立體聲。它所產(chǎn)生的效果均由CPU通過即時運算產(chǎn)生，比較耗費CPU資源，所以，此后推出的聲卡都擁有了一個所謂的“硬件支持DS3D”能力。如果你在選購聲卡時聽銷售商說聲卡支持D3D多么好的話，千萬不要就輕信這是一塊好聲卡。

（2）光電鼠標：光電鼠標器是通過紅外線或激光檢測鼠標器的位移，將位移信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，再通過程序的處理和轉(zhuǎn)換來控制屏幕上的光標箭頭的移動的一種硬件設備。光電鼠標的光電傳感器取代了傳統(tǒng)的滾球。這類傳感器需要與特制的、帶有條紋或點狀圖案的墊板配合使用。

光電鼠標光電鼠標內(nèi)部有一個發(fā)光二極管，通過它發(fā)出的光線，可以照亮光電鼠標底部表面（這是鼠標底部總會發(fā)光的原因）。此后，光電鼠標經(jīng)底部表面反射回的一部分光線，通過一組光學透鏡后，傳輸?shù)揭粋€光感應器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當光電鼠標移動時，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像，被光電鼠標內(nèi)部的一塊專用圖像