声效卡是什么

小白 QA 2020-04-17 10:16:22 阅读(...)

声卡也叫音频卡(港台称为声效卡)是计算机多媒体系统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、录音机等声响设备合成乐器的声音。

声卡 (Sound Card)也叫音频卡(港台称之为声效卡),是计算机多媒体系统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)发出合成乐器的声音。

音频卡是什么

发展历史

世界上第一块声卡叫做 ADLIB 魔奇音效卡,于 1984 年诞生于英国的 ADLIB AUDIO 公司。可以说 ADLIB 公司是名副其实的“声卡之父”。当然,那时的技术还很落后,在性能上存在着许多不足之处,就拿这块声卡来说,它是单声道的,而且音质现在看来简直是烂到极点,但无疑它的诞生,开创了电脑音频技术的先河。

真正把声卡带入个人电脑领域的,是由新加坡创新公司董事长沈望傅先生发明的 Sound Blaster“声霸卡”。这只声卡在当时引起了一场轰动。有的人认为,这是一个很好的开端,因为 PC 终于可以“说话”了,并联想到将来多媒体 PC 的模样。但另有一些人却认为,这只是一场闹剧(因为当时的声卡根本不能够发出很真实的声音)。但是,10 年过后,正如前者所预料的,多媒体 PC 成了现今的标准,每个人都能利用自己的 PC 来听 CD、玩有声游戏、通过 Iphone 等网络电话来交谈,几乎每一样事情都和 PC 音频发生关系,也就没有了缤纷多彩的多媒体世界。

就在人们对 PC 音频满怀疑虑的时候,第一张“真正”的声卡出现了,它就是著名的 Sound blaster 16,这块卡之所以名为 16,是因为它拥有 16 位的复音数(是指在回放 MIDI 时由声卡模拟出所能同时模拟发声的乐器数目),该声卡能较为完美地合成音频效果,具有划时代的意义,我们终于能把烦人的 PC 喇叭给拆掉了。

第二次重大变革是 Sound blaster 64 Gold,这是第一只让人发出惊叹的声卡,采用了 EMU8000 音频芯片的 SB 64 Gold 无论是其价格还是性能都让人大吃一惊,原来声卡也可以卖那么贵啊?原来声卡发出的声音也能如此动听!Emu8000 芯片破天荒地支持 64 位复音数(32 个是硬件执行,另外 32 个由 Creative 开发的软件生成),镀金的接线端子,120db 的动态范围,96db 的信噪比,相信音质比那时的一些国产 CD 机还要好!一切都是为了获得最高质量的音响效果而定做的。当然,现在看来,该声卡的缺点还是明显的,一是使用了 ISA 总线,限制了 PC 音频系统的发挥,只能实现虚拟的 3D 音频技术,而且在播放中,由于使用了低带宽的 ISA 总线,因此在信噪比和保真度方面还有一定的问题;另外就是必须采用板载的“声存”(用来存放音色库的内存),而且这些声卡的内存异常昂贵(其实也不就是普通的 DRAM 嘛),原来只带了 4MB,为了能获得更好的合成效果,许多专业的 MIDI 制作人士还是掏钱加上了更多的声存,以存放更好效果的音色库。通过这样的结合,Sound blaster 64 Gold 能回放出很悦耳的合成音乐,一度令许多电脑 MIDI 发烧友为之兴奋。

在这两个发展阶段里,Creative 成了老大哥,其他的声卡产品相比起它来就像是绿叶和红花的关系,越发衬托出 Sound blaster 的伟大。当然,在其他的声卡中也出了几个精品,像 Ess logic 的 ESS688F,Topstar 的 Als007 等,它们都是以极为低廉的价格提供了与 Sound blaster 16 相近的性能,当年很多兼容机装的都是这两种声卡。在声卡的发展历史上,有代表性的作品几乎都是 Creative(创新)公司的产品,由此我们也看出该公司在这方面的领导作用。Creative 在声卡界的地位就和 CPU 界的 Intel 以及软件业的 Microsoft 一样,是行业中的标准。

对 3D 音效的渴求促使了第三次声卡大变革,Soundblaster 64 Gold 率先支持了模拟 3D 音效,但同时由于 ISA 总线带宽太窄了,限制了声卡的再度发展,因此 PCI 声卡是注定要诞生的。第一只 PCI 声卡是 S3 的 Sonics Vibes,它拥有一个 32 位复音的波表生成器,支持 Microsoft Direct Sound 和 Direct Music 加速。并且附带了 SRS 3D 音效和 Infinipatch downloadable 音色库下载标准。同时,它也带来了与 DOS 环境的极不兼容(那时还有相当一部分人使用 DOS 操作系统),音频回放时的爆音,回放 MIDI 时的噪音和相对拙劣的回放效果,这使得 PCI 声卡产品成为了一种让人们产生争议的产品。

但随着 Sound blaster 推出了另一个划时代的巨作 Sound blaster Live,之后(在此之前发布的 PCI64、128 等声卡是收购了 Ensoniq 公司后采用它们开发的芯片制作的),人们对 PCI 声卡的优越性也深信不疑了(看看那个价钱,你当然要相信它是好东西了)。由于采用了 PCI 总线结构,声卡与系统的连接有了更大的带宽,一些在 ISA 声卡上没有能力实现的效果,如使用 Downloadable(能够下载)的音色库,更为逼真的 3D 音效,更好的音质和信噪比等,都把 PC 音频推向了另一个高峰。在这里,我们要留意,PC 音频更新的周期没有 CPU 和显示卡那么快,它只是一个循序渐进的过程,真的不够用了,才会出现和研发它的改进或替代产品,所以说,投资一个好的 PC 音频系统是非常值得的,起码不会迅速地被淘汰。

当今 PC 音频的进一步发展变化将主要体现在以下 4 个方面:ISA 声卡向 PCI 声卡过渡;更为逼真的回放效果;高质量的 3D 音效;转向 USB 音频设备。

组成

数字信号处理芯片

数字信号处理芯片可以完成各种信号的记录和播放任务,还可以完成许多处理工作,如音频压缩与解压缩运算、改变采样频率、解释 MIDI 指令或符号以及控制和协调直接存储器访问(DMA)工作。

A/DD/A转换器

声音原本以模拟波形的形式出现,必须转换成数字形式才能在计算机中使用。为实现这种转换,声音卡含有把模拟信号转成数字信号的 A/D 转换器,使数据可存入磁盘中。

为了把声音输出信号送给喇叭或其他设备播出,声卡必须使用 D/A 转换器,把计算机中以数字形式表示的声音转变成模拟信号播出。

总线接口芯片

总线接口芯片在声卡与系统总线之间传输命令与数据。

音乐合成器

音乐合成器负责将数字音频波形数据或 MIDI 消息合成为声音。

混音器

混音器可以将不同途径,如话筒或线路输入、CD 输入的声音信号进行混合。此外,混音器还为用户提供软件控制音量的功能。

基本结构

声音控制芯片

声音控制芯片是把从输入设备中获取声音模拟信号,通过模数转换器,将声波信号转换成一串数字信号,采样存储到电脑中。重放时,这些数字信号送到一个数模转换器还原为模拟波形,放大后送到扬声器发声。

数字信号处理器

DSP 芯片通过编程实现各种功能。它可以处理有关声音的命令、执行压缩和解压缩程序、增加特殊声效和传真 MODEM 等。大大减轻了 CPU 的负担,加速了多媒体软件的执行。但是,低档声卡一般没有安装 DSP,高档声卡才配有 DSP 芯片。

FM 合成芯片

低档声卡一般采用 FM 合成声音,以降低成本。FM 合成芯片的作用就是用来产生合成声音。

波形合成表

在波表 ROM 中存放有实际乐音的声音样本,供播放 MIDI 使用。一般的中高档声卡都采用波表方式,可以获得十分逼真的使用效果。

波表合成器芯片

该芯片的功能是按照 MIDI 命令,读取波表 ROM 中的样本声音合成并转换成实际的乐音。低档声卡没有这个芯片。

跳线

跳线是用来设置声卡的硬件设备,包括 CD-ROM 的 I/O 地址、声卡的 I/O 地址的设置。声卡上游戏端口的设置(开或关)、声卡的 IRQ(中断请求号)和 DMA 通道的设置,不能与系统上其他设备的设置相冲突,否则,声卡无法工作甚至使整个计算机死机。

(1)I/O 口地址

PC 机所连接的外设都拥有一个输入/输出地址,即 I/O 地址。每个设备必须使用唯一的 I/O 地址,声卡在出厂时通常设有缺省的 I/O 地址,其地址范围为 220H~260H。

(2)IRQ(中断请求)号

每个外部设备都有唯一的一个中断号。声卡 Sound Blaster 缺省 IRQ 号为 7,而 Sound Blaster PRO 的缺省 IRQ 号为 5。

(3)DMA 通道

声卡录制或播放数字音频时,将使用 DMA 通道,在其本身与 RAM 之间传送音频数据,而无需 CPU 干预,以提高数据传输率和 CPU 的利用率。16 位声卡有两个 DMA 通道,一个用于 8 位音频数据传输,另一个则用于 16 位音频数据传输。

(4)游戏杆端口

声卡上有一个游戏杆连接器。若一个游戏杆已经连在机器上,则应使声卡上的游戏杆跳接器处于未选用状态。否则,2 个游戏杆互相冲突。

工作原理

声卡从话筒中获取声音模拟信号,通过模数转换器(ADC),将声波振幅信号采样转换成一串数字信号,存储到计算机中。重放时,这些数字信号送到数模转换器(DAC),以同样的采样速度还原为模拟波形,放大后送到扬声器发声,这一技术称为脉冲编码调制技术(PCM)。

主要作用

1、数字声音文件。通过声卡及相应的驱动程序的控制,采集来自话筒、收录机等音源的信号,压缩后被存放在计算机系统的内存或硬盘中。

2、激光盘压缩的数字化声音文件还原成高质量的声音信号,放大后通过扬声器放出。

3、数字化的声音文件进行加工,以达到某一特定的音频效果。

4、音量,对各种音源进行组合,实现混响器的功能。

5、合成技术,通过声卡朗读文本信息。如读英语单词和句子,奏音乐等。

6、音频识别功能,让操作者用口令指挥计算机工作。

7、电子乐器。另外,在驱动程序的作用下,声卡可以将 MIDI 格式存放的文件输出到相应的电子乐器中,发出相应的声音。使电子乐器受声卡的指挥。

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,已被淘汰。PCI 则取代了 ISA 接口成为主流,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。

集成声卡大致可分为软声卡和硬声卡,软声卡仅集成了一块信号采集编码的 Audio CODEC 芯片,声音部分的数据处理运算由 CPU 来完成,因此对 cpu 的占有率相对较高。硬声卡的设计与 pci 式声卡相同,只是将两块芯片集成在主板上。

0个人收藏 收藏

相关推荐

  • 主板是什么

    主板是什么

    主板又称主机板、系统板、逻辑板、母板、底板等,是构成复杂电子系统例如电子计算机的中心或者主电路板。安装了组成计算机的主要电路系统,一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽等元件。
  • 声卡 sound card

    声卡常见故障如何维修

    造成电脑声卡故障的原因有很多,因此需要逐步排查。电脑声卡没有声音时,可先检查电脑声卡设置有没有问题,然后检查电脑声卡驱动,最后再检查电脑声卡硬件。声卡还有可能出现噪音过大、无法即插即用等问题。
  • 声卡 audio card

    如何切换到独立声卡

    首先要保证两个声卡的驱动都已经安装成功。然后通过控制面版-声音和音频设备-语声中的默认播放设备中选择你的独立声卡即可。
  • 声卡 audio card

    声卡有哪些技术参数

    声卡其常见的技术参数有采样率、采样精度、失真度、信噪比等等。音频卡有很多功能,播放数字音乐是音频卡最基本的功能,这得益于数字音乐的存储方式的改进。
  • 声卡 USB sound card

    USB声卡有什么用

    USB声卡是一种支持热拨插的独立声卡,可以为计算机系统提供比集成声卡更好的音频录制和回放质量,为电脑拓展出多声道音频输出输入接口、XLR接口、光纤接口等。USB声卡是外置声卡,主要通过USB总线与计算机系统连接,对计算机的整体性能影响较小,外型像U盘。
  • 外置声卡 External sound card

    如何调试外置声卡

    首先安装好声卡的硬件,然后插上你的麦克和机,麦克,耳机接口,话筒插中间粉红色的孔,耳机插第2个绿色的孔。接下来在进CMOS里去屏蔽原来板载声卡,然后安装声卡驱动,最后选择声音和音箱,打开控制面板中音频效果选择自定义,根据自己喜好调整即可。