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声卡是什么

2014-09-24 17:17 来源:电脑邦 点击:1
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声卡

  声卡是多媒体电脑中用来处理声音的接口卡。声卡可以把来自话筒、收音机、录音机、激光唱机(镭射影碟)等设备的语音、音乐等声音变成数字信号交给电脑处理,并以文件形式存盘,还可以把数字信号还原成为真实的声音输出。声卡尾部的接口从机箱后侧伸出,上面有连接麦克风、音箱、游戏杆和MIDI设备的接口。

  一、声卡的工作原理

  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)。

  二、声卡的基本结构

  声卡由各种电子器件和连接器组成。电子器件用来完成各种特定的功能。连接器一般有插座和圆形插孔两种,用来连接输入输出信号。

  1、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。

  2、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。

  3、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。

  4、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。

  5、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。

  6、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。

  7、IO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。

  8、IQ(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。

  9、DA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。

  10、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。

  三、声卡的发展历史

  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Soundblaster 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Soundblaster 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,Soundblaster 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Soundblaster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Soundblaster 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 DirectSound和DirectMusic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Soundblaster推出了另一个划时代的巨作Soundblaster 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。

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