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]
。
组成
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]
。
总线接口
芯片
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]
。
基本结构
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
波形合成表
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
(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]
。
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
)
[8]
。
主要作用
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]
。
6、音频识别功能,让操作者用口令指挥计算机工作
[6]
。
类型
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]
。
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]
。
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]
。