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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 [1]。 相关星图
目录发展历史播报 编辑 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 [2]。 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、通过手机等网络电话来交谈，几乎每一样事情都和PC音频发生关系，也就有了缤纷多彩的多媒体世界 [3]。 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 [3]。 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，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 [3]。 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 [3]。 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 [3]。 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 [3]。 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 [3]。 组成播报 编辑 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 [4]。 A/D和D/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 [4]。 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 [4]。 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 [4]。 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 [4]。 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 [4]。 基本结构播报 编辑 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 [5]。 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 [6]。 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 [6]。 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 [6]。 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]。 （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 [7]。 （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 [7]。 （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 [7]。 （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 [7]。 工作原理播报 编辑
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) [8]。 主要作用播报 编辑 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 [6]。 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 [6]。 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 [6]。 4、音量，对各种音源进行组合，实现混响器的功能 [6]。 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]。 6、音频识别功能，让操作者用口令指挥计算机工作 [6]。 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 [6]。
类型播报 编辑 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 [9]。 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 [9]。 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 [9]。 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 [9]。 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 [9]。 外置式
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。市场上的外置声卡并不多 [9]。 |
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