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声卡篇 1/ 声卡概述 声卡 (Sound Card)：声卡是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波／数字信号相互转换的一种硬件。声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音。 工作原理：声卡的工作原理其实很简单，我们知道，麦克风和喇叭所用的都是模拟信号，而电脑所能处理的都是数字信号，两者不能混用，声卡的作用就是实现两者的转换。从结构上分，声卡可分为模数转换电路和数模转换电路两部分,模数转换电路负责将麦克风等声音输入设备采到的模拟声音信号转换为电脑能处理的数字信号；而数模转换电路负责将电脑使用的数字声音信号转换为喇叭等设备能使用的模拟信号。 2/ 声卡类型 声卡发展至今，主要分为板卡式、集成式和外置式三种接口类型，以适用不同用户的需求，三种类型的产品各有优缺点。 板卡式：卡式产品是现今市场上的中坚力量，产品涵盖低、中、高各档次，售价从几十元至上千元不等。早期的板卡式产品多为ISA接口，由于此接口总线带宽较低、功能单一、占用系统资源过多，目前已被淘汰；PCI则取代了ISA接口成为目前的主流，它们拥有更好的性能及兼容性，支持即插即用，安装使用都很方便。 集成式：声卡只会影响到电脑的音质，对PC用户较敏感的系统性能并没有什么关系。因此，大多用户对声卡的要求都满足于能用就行，更愿将资金投入到能增强系统性能的部分。虽然板卡式产品的兼容性、易用性及性能都能满足市场需求，但为了追求更为廉价与简便，集成式声卡出现了。 此类产品集成在主板上，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，自然就受到市场青睐。而且集成声卡的技术也在不断进步，PCI声卡具有的多声道、低CPU占有率等优势也相继出现在集成声卡上，它也由此占据了主导地位，占据了声卡市场的大半壁江山。 外置式声卡：是创新公司独家推出的一个新兴事物，它通过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。目前市场上的外置声卡并不多，常见的有创新的Extigy、Digital Music两款，以及MAYA EX、MAYA 5.1 USB等。 三种类型的声卡中，集成式产品价格低廉，技术日趋成熟，占据了较大的市场份额。随着技术进步，这类产品在中低端市场还拥有非常大的前景；PCI声卡将继续成为中高端声卡领域的中坚力量，毕竟独立板卡在设计布线等方面具有优势，更适于音质的发挥；而外置式声卡的优势与成本对于家用PC来说并不明显，仍是一个填补空缺的边缘产品。 3/ 接口类型 声卡主要有ISA和PCI及USB外置接口三种，早期的内置产品多为ISA接口，由于此接口总线带宽较低、功能单一、占用系统资源过多，目前已被淘汰；PCI则取代了ISA接口成为目前的主流，它们拥有更好的性能及兼容性，支持即插即用，安装使用都很方便。外置式声卡是创新公司独家推出的一个新兴事物，它通过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。 4/ 声卡芯片厂家 Advance Logic：Advance Logic 是一家老资格的音频芯片设计制造商，主攻低端市场，远在ISA世代，就有一款著名的ALS007的音频控制芯片，到了PCI时代，Advance Logic仍旧主攻低端市场，ALS4000便是一款比较著名的芯片，ALS4000功能简单，音质也一般，但价格确很便宜。随着竞争的加剧，Advance Logic在低端市场的份额也遭到AC'97软卡的侵蚀，Advance Logic并没有放弃声卡市场，转而主攻Codec市场，著名的ALC系列Codec就是他们的杰作，Advance Logic扮演了一个很出色的角色，极大的推动了AC'97软卡的音质提升。 傲锐Aureal：在ISA时代，Aureal这个名字并不为人所知，但到了PCI时代，Aureal的名字迅速随着帝盟S90这款声卡传播开来，S90这款声卡获得游戏玩家的广泛赞扬，Aureal也名声大振。S90就是采用的傲锐公司的Vortex AU8820的音频控制芯片。支持A3D 1.0，就是这款S90让很多人接受了3D音效这个概念，虽然最后的果子是创新摘走了，但栽树的是A3D，A3D带来了逼真的3D音效仿真。随后傲锐发布Vortex-2 AU8830音频控制芯片，支持A3D 2.0，帝盟发布基于这款芯片的MX300声卡，用于和创新Live!系列争夺市场，后来傲锐和帝盟结束了合作关系，不久傲锐被对手创新收购，A3D和傲锐成为历史。 Ensoniq：1997年，Ensoniq可谓出尽风头，Ensoniq是最早开发出 PCI 音频控制芯片的厂商之一，ES1370芯片被众多厂家采用，创新也是Ensoniq的客户之一，ES1370支持32个硬件复音，通过相应的软波表扩充到64复音，支持2-8M音色库。硬件支持Direct Sound、Direct Sound 3D，以及软件模拟A3D 1.0和EAX，成为当时中档PCI声卡的首选芯片，由于创新需要一个中档次的芯片扩充产品线，Ensoniq不久便被创新收购。Ensoniq发展出的PCI音频控制芯片一共有三款——ES1370、ES1371、ES1373，音质好，功能少，信噪比出众是Ensoniq系列最大的特点。但是他们也有个显著的缺点，不支持多音频流，好在随着WDM驱动的推出，这些都算不上缺点了。在创新完成收购后，创新也推出了CT5507、CT2518、CT5880等芯片，著名的中低端声卡PCI128就采用了CT-5880芯片。 E-mu：E-mu是一家实力强劲的音频控制芯片设计商，主要从事音频芯片开发以及合成技术研究，后被创新收购，经典的创新AWE64系列就采用了E-mu的Emu8000芯片，其出色的波表合成能力让听过的人都印象深刻，E-mu的音频控制芯片主要面向高端市场，讲究性能、品质以及功能，开发实力少有对手，是创新最强有力的技术支持。Emu8000有一个衍生版本——Emu8008，是Emu8000的PCI版本，创新曾经推出过一款AWE64的PCI版本，就是采用的Emu8008，但是市场上非常少见。好在E-mu及时开发出了跨时代的Emu10k1，让创新公司成功推出了SoundBlaster Live!系列。Emu10k1诸多崭新的特征，是一颗可编程的DSP芯片，即时是几年后的今天，也不会觉得这款芯片太落伍，事实上，基于这款芯片的Live!能够胜任大部分游戏的需求。2001年，Emu再度开发出比Emu10k1更强的芯片，也就是Audigy系列采用的音频控制芯片，这款芯片继承了Emu10k1的所有优点，改善了MIDI等方面的不足，并将运算能力提升4倍，足够满足所有游戏的需求。2002年，创新推出Audigy2。 ESS：在ISA时代，ESS是创新最大的竞争对手，产品线丰富，性价比优秀，当年的ESS688/1868等都是非常优秀的芯片，良好的兼容性以及低廉的价格受到众多板卡商的青睐，市场占有率极大，是中低端市场的绝对首选。进入PCI时代后，ESS也积极扩展，前后推出了ESS Maestro-I、ESS Maestro-II、ESS Canyon3D等芯片，ESS的兼容性历来口碑甚佳，ESS Maestro-II更是获得了帝盟的青睐，著名的S70声卡就是基于这款芯片，这款芯片有一个简化的版本SOLO-I，主要交给主板商集成用，很少作为独立的声卡芯片使用。Canyon3D是ESS最强的芯片，又被称作Maestro-2e，也是ESS第一款支持多声道的芯片，著名的帝盟MX400声卡正是采用了此款芯片，这款芯片运算能力强大。2001年，ESS 再度发布Canyon3D-2，但是这个时候创新已经垄断市场了，Canyon3D-2没有得到应有的名气和市场，ESS也逐渐在声卡市场消失，这个创新最老的竞争对手，终于也扛不住压力退出竞争了，但ESS这家公司还存在，目前主要扩展消费类电子市场。 骅讯C-Media：台湾骅讯也是一家拥有广泛影响力的厂家，他们推出的CMI-8338/8738芯片曾经深深的影响了低端市场，CMI系列追求性价比，集成了Codec，降低了成本，还节约了PCB的制造和设计费用，因此这几款芯片往往出现在超低价的独立声卡或者主板上，即便在低廉的价格上，CMI系列还提供了24bit/44.1kHz或48kHz的S/PDIF输入输出的功能，这点做得甚至比某些高端芯片还好。在很多人眼里，CMI是一组非常不值得一提的芯片，事实上并非如此，8338/8738在最基本的功能——输入输出方面做得很好，但是市场上很少有一款像样的8338/8738声卡，但这并不表示8338/8738音质就一定不行，虽然他们的运算能力确实很弱。 雅马哈YAMAHA：雅马哈是日本一家著名的从事交通工具以及电声乐器制造的公司，在ISA时代，雅马哈的719芯片曾经获得极佳口碑。在PCI声卡兴起的时代，他们的产品也曾经大出风头，最著名的有YMF724系列，YMF724系列又有724B、724C、724E、724F四个版本，724E开始起，YMF芯片兼容性得到很大改善，YMF724系列有着温暖的音色以及非常出色的MIDI合成能力，性价比也是非常出众，成为当时中端声卡的首选。著名的724声卡有中凌雷公，虽然做工不算优秀，但很多人因此领略了724的魅力。在724的基础上，雅马哈加入四声道和数字I/O支持以及对3D音效的改良，推出了744系列，可惜的是，744并没有再次刮起724旋风。之后雅马哈发布YMF754芯片并宣布告别民用声卡领域的竞争。相信很多朋友都记得一个YMF734，雅马哈根本就没有什么YMF734芯片，但当时734声卡多如牛毛，都是用其他芯片，例如前面提到的ALS4000 Remark而来的，这也多少证明了雅马哈家族的口碑是相当好的。 水晶Crystal/Cirrus Logic：Cirrus Logic和Crystal是一家公司，两个名字而已，平时提到的水晶公司就是他们。在这几家芯片商中，技术实力最强大的正是水晶而不是Emu，数一数创新的高档声卡使用了多少水晶的芯片就知道水晶有多强大了。但是这家公司从来就有些吊儿郎当的感觉，做音频控制芯片显得很随意，而且走的是低价路线，很多朋友将水晶芯片和低质低价划等号了，早在ISA时代，水晶的音频控制器被大量用于伪造719声卡，到了PCI时代，也有不少所谓的734声卡是用水晶的音频控制器伪造的。久而久之，水晶的形象受到了很大影响，事实上，那些被用于伪造734的芯片，比雅马哈的芯片还好不少，很有趣的伪造。水晶形象的恢复要多亏傲锐，若不是傲锐希望独家做大，帝盟和Voyetra Turtle Beach就不会离开傲锐，帝盟选择了ESS而Voyetra Turtle Beach选择了水晶，Voyetra Turtle Beach推出了一款让人震撼的Turtle Beach Santa Cruz，在国外评价甚至超过帝盟MX200，而这款芯片是基于水晶CS4630的，后来大力神和德国坦克的加盟，让水晶树立起中端的王者形象，国内的岛谷科技推出基于CS4630的黑金2系列更是推翻了传统的物美价不廉的观念。水晶发布过的音频控制芯片很多，最有影响的是CS46XX系列，硬件SRC让基于这个系列的声卡的音质都相当不错，很轻易的就超过了创新的声卡。DVD方面的优势更是其他芯片厂商望尘莫及的。另外，水晶也是重要的AC‘97 Codec供应商。 Fortemedia：Fortemedia最为著名的是FM801系列，FM801又细分为FM801AS和FM801AU，在DVD在PC普及的时候，很少有芯片可以支持到6声道系统，创新也没有及时推出6声道的声卡，这给Fortemedia带来了机遇，也就是这个时候，大量的廉价6声道声卡上市，其中大部分都是基于FM801AU的。FM801AU具备数字I/O功能，号称为DVD音频优化，加上当时的Live!还是面向高端，FM801AU系列获得很大的成功。但好景不长，创新推出了Live!5.1后，FM801AU逐渐淘汰出市场。 6/ 数字-模拟转换器 声卡最重要的功能就是将数字化的音乐信号转化为模拟类信号，完成这一功能的部件称为DAC（Digital-Analog Converter：数字-模拟转换器，简称数模转换器），DAC的品质决定了整个声卡的音质输出品质，如果声卡是数字输出的话，那末级的DAC决定音质。 大多数声卡使用了符合AC97的Codec(数字信号编码解码器，DAC和ADC的结合体)，由于AC97的标准定义了输入输出的采样频率都是48kHz这一个频率，所以如果Codec接收到其他采样频率的音频流，便会经过SRC（Sample Rate Converter：采样频率转换器），将频率转换到统一的48kHz，在这个转换过程中，音频流中的数据便会由于转换算法而损失一部分细节，造成音质的损失，所以AC97除了播放48kHz的音频流音质还不错以外，播放其它采样频率的音频流都不能得到很好的回放音质。当然，如果在Codec以后做修正电路可以提高一些音质，这就因厂商而异了。 7/ 声道数 声卡所支持的声道数是衡量声卡档次的重要指标之一，从单声道到最新的环绕立体声，下面一一详细介绍： 1.单声道 单声道是比较原始的声音复制形式，早期的声卡采用的比较普遍。当通过两个扬声器回放单声道信息的时候，我们可以明显感觉到声音是从两个音箱中间传递到我们耳朵里的。这种缺乏位置感的录制方式用现在的眼光看自然是很落后的，但在声卡刚刚起步时，已经是非常先进的技术了。 2.立体声 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。这种技术在音乐欣赏中显得尤为有用，听众可以清晰地分辨出各种乐器来自的方向，从而使音乐更富想象力，更加接近于临场感受。立体声技术广泛运用于自Sound Blaster Pro以后的大量声卡，成为了影响深远的一个音频标准。时至今日，立体声依然是许多产品遵循的技术标准。 3.准立体声 准立体声声卡的基本概念就是：在录制声音的时候采用单声道，而放音有时是立体声，有时是单声道。采用这种技术的声卡也曾在市面上流行过一段时间，但现在已经销声匿迹了。 4.四声道环绕 人们的欲望是无止境的，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我们的需求。由于PCI声卡的出现带来了许多新的技术，其中发展最为神速的当数三维音效。三维音效的主旨是为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，从而获得更好的游戏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，所以立体声技术在三维音效面前就显得捉襟见肘了，但四声道环绕音频技术则很好的解决了这一问题。 四声道环绕规定了4个发音点：前左、前右，后左、后右，听众则被包围在这中间。同时还建议增加一个低音音箱，以加强对低频信号的回放处理(这也就是如今4.1声道音箱系统广泛流行的原因)。就整体效果而言，四声道系统可以为听众带来来自多个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，成为未来发展的主流趋势。 5.5.1声道 5.1声道已广泛运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，譬如杜比AC-3（Dolby Digital）、DTS等都是以5.1声音系统为技术蓝本的，其中“.1”声道，则是一个专门设计的超低音声道，这一声道可以产生频响范围20～120Hz的超低音。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，在欣赏影片时有利于加强人声，把对话集中在整个声场的中部，以增加整体效果。相信每一个真正体验过Dolby AC-3音效的朋友都会为5.1声道所折服。 千万不要以为5.1已经是环绕立体声的顶峰了，更强大的7.1系统已经出现了。它在5.1的基础上又增加了中左和中右两个发音点，以求达到更加完美的境界。以前由于成本比较高，没有广泛普及，现在7.1声道的声卡也比较多了。 8/ 声卡的音效 EAX：环境音效扩展，Environmental Audio Extensions，EAX 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，来体现出来的；由于EAX目前必须依赖于DirectSound3D，所以基本上是用于游戏之中。在正常情况下，游戏程序师都是用DirectSound 3D来使硬件与软件相互沟通，EAX将提供新的指令给设计人员，允许实时生成一些不同环境回声之类的特殊效果（如三面有墙房间的回声不同于完全封闭房间的回声），换言之，EAX是一种扩展集合，加强了DirectSound 3D的功能。 A3D：是Aureal Semiconductor开发的一种突破性的新的互动3D定位音效技术，使用这一技术的应用程序（通常是游戏）可以根据用户的输入而决定音效的变化，产生围绕听者的3维空间中精确的定位音效，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，而通过四声道，就能很好的去体现出它的定位效果。 H3D：其实和A3D有着差不多的功效，但是由于A3D的技术是给Aureal Semiconductor注册的，所以厂家就只能用H3D来命名，Zoltrix速捷时的AP 6400夜莺，用的是C-Media CMI8738/C3DX的芯片，不要小看这个芯片，因为它本身可以支持上面所说的H3D技术、可支持四声道、它本身还带有MODEM的功能。 Sensaura／Q3D：CRL和QSound是主要出售和开发HRTF算法的公司，自己并不推出指令集。CRL开发的HRTF算法叫做Sensaura，支持包括A3D 1.0和EAX、DS3D在内的大部分主流3D音频API。并且此技术已经广泛运用于ESS、YAMAHA和CMI的声卡芯片上，从而成为了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。QSound还提供三种其它的音效技术，分别是QXpander、QMSS和2D-to-3D remap。其中QXpander是一种立体声扩展技术；QMSS是用于4喇叭模式的多音箱环绕技术，可以把立体声扩展到4通道输出，但并不加入混响效果。2D-to-3D remap则是为DirectSound3D的游戏而设，可以把立体声的数据映射到一个可变宽度的3D空间中去，这个技术支持使用Q3D技术的声卡。