聲卡工作原理

聲卡從話筒中獲取聲音模擬信號，通過模數(shù)轉換器(ADC)，將聲波振幅信號采樣轉換成一串數(shù)字信號，存儲到計算機中。重放時，這些數(shù)字信號送到數(shù)模轉換器(DAC)，以同樣的采樣速度還原為模擬波形，放大后送到揚聲器發(fā)聲，這一技術稱為脈沖編碼調制技術(PCM) 。

聲音控制芯片

聲音控制芯片是把從輸入設備中獲取聲音模擬信號，通過模數(shù)轉換器，將聲波信號轉換成一串數(shù)字信號，采樣存儲到電腦中。重放時，這些數(shù)字信號送到一個數(shù)模轉換器還原為模擬波形，放大后送到揚聲器發(fā)聲 。

數(shù)字信號處理器

DSP芯片通過編程實現(xiàn)各種功能。它可以處理有關聲音的命令、執(zhí)行壓縮和解壓縮程序、增加特殊聲效和傳真MODEM等。大大減輕了CPU的負擔，加速了多媒體軟件的執(zhí)行。但是，低檔聲卡一般沒有安裝DSP，高檔聲卡才配有DSP芯片 。

FM合成芯片

低檔聲卡一般采用FM合成聲音，以降低成本。FM合成芯片的作用就是用來產(chǎn)生合成聲音 。

波形合成表

在波表ROM中存放有實際樂音的聲音樣本，供播放MIDI使用。一般的中高檔聲卡都采用波表方式，可以獲得十分逼真的使用效果 。

波表合成器芯片

該芯片的功能是按照MIDI命令，讀取波表ROM中的樣本聲音合成并轉換成實際的樂音。低檔聲卡沒有這個芯片 。

跳線

跳線是用來設置聲卡的硬件設備，包括CD-ROM的I/O地址、聲卡的I/O地址的設置。聲卡上游戲端口的設置(開或關)、聲卡的IRQ(中斷請求號)和DMA通道的設置，不能與系統(tǒng)上其他設備的設置相沖突，否則，聲卡無法工作甚至使整個計算機死機 。

（1）I/O口地址

PC機所連接的外設都擁有一個輸入/輸出地址，即I/O地址。每個設備必須使用唯一的I/O地址，聲卡在出廠時通常設有缺省的I/O地址，其地址范圍為220H～260H 。

（2）IRQ(中斷請求)號

每個外部設備都有唯一的一個中斷號。聲卡Sound Blaster缺省IRQ號為7，而Sound Blaster PRO的缺省IRQ號為5 。

（3）DMA通道

聲卡錄制或播放數(shù)字音頻時，將使用DMA通道，在其本身與RAM之間傳送音頻數(shù)據(jù)，而無需CPU干預，以提高數(shù)據(jù)傳輸率和CPU的利用率。16位聲卡有兩個DMA通道，一個用于8位音頻數(shù)據(jù)傳輸，另一個則用于16位音頻數(shù)據(jù)傳輸 。

（4）游戲桿端口

聲卡上有一個游戲桿連接器。若一個游戲桿已經(jīng)連在機器上，則應使聲卡上的游戲桿跳接器處于未選用狀態(tài)。否則，2個游戲桿互相沖突 。

數(shù)字信號處理芯片

數(shù)字信號處理芯片可以完成各種信號的記錄和播放任務，還可以完成許多處理工作，如音頻壓縮與解壓縮運算、改變采樣頻率、解釋MIDI指令或符號以及控制和協(xié)調直接存儲器訪問（DMA）工作 。

A/D和D/A轉換器

聲音原本以模擬波形的形式出現(xiàn)，必須轉換成數(shù)字形式才能在計算機中使用。為實現(xiàn)這種轉換，聲音卡含有把模擬信號轉成數(shù)字信號的A/D轉換器，使數(shù)據(jù)可存入磁盤中 。

為了把聲音輸出信號送給喇叭或其他設備播出，聲卡必須使用D/A轉換器，把計算機中以數(shù)字形式表示的聲音轉變成模擬信號播出 。

總線接口芯片

總線接口芯片在聲卡與系統(tǒng)總線之間傳輸命令與數(shù)據(jù) 。

音樂合成器

音樂合成器負責將數(shù)字音頻波形數(shù)據(jù)或MIDI消息合成為聲音 。

混音器

混音器可以將不同途徑，如話筒或線路輸入、CD輸入的聲音信號進行混合。此外，混音器還為用戶提供軟件控制音量的功能 。

世界上第一塊聲卡叫做ADLIB魔奇音效卡，于1984年誕生于英國的ADLIB AUDIO公司?？梢哉fADLIB公司是名副其實的“聲卡之父”。當然，那時的技術還很落后，在性能上存在著許多不足之處，就拿這塊聲卡來說，它是單聲道的，而且音質現(xiàn)在看來簡直是爛到極點，但無疑它的誕生，開創(chuàng)了電腦音頻技術的先河 。

真正把聲卡帶入個人電腦領域的，是由新加坡創(chuàng)新公司董事長沈望傅先生發(fā)明的Sound Blaster“聲霸卡”。這只聲卡在當時引起了一場轟動。有的人認為，這是一個很好的開端，因為PC終于可以“說話”了，并聯(lián)想到將來多媒體PC的模樣。但另有一些人卻認為，這只是一場鬧?。ㄒ驗楫敃r的聲卡根本不能夠發(fā)出很真實的聲音）。但是，10年過后，正如前者所預料的，多媒體PC成了現(xiàn)今的標準，每個人都能利用自己的PC來聽CD、玩有聲游戲、通過手機等網(wǎng)絡電話來交談，幾乎每一樣事情都和PC音頻發(fā)生關系，也就有了繽紛多彩的多媒體世界 。

就在人們對PC音頻滿懷疑慮的時候，第一張“真正”的聲卡出現(xiàn)了，它就是著名的Sound blaster 16，這塊卡之所以名為16，是因為它擁有16位的復音數(shù)（是指在回放MIDI時由聲卡模擬出所能同時模擬發(fā)聲的樂器數(shù)目），該聲卡能較為完美地合成音頻效果，具有劃時代的意義，我們終于能把煩人的PC喇叭給拆掉了 。

第二次重大變革是Sound blaster 64 Gold，這是第一只讓人發(fā)出驚嘆的聲卡，采用了EMU8000音頻芯片的SB 64 Gold無論是其價格還是性能都讓人大吃一驚，原來聲卡也可以賣那么貴??？原來聲卡發(fā)出的聲音也能如此動聽！Emu8000芯片破天荒地支持64位復音數(shù)（32個是硬件執(zhí)行，另外32個由Creative開發(fā)的軟件生成），鍍金的接線端子，120db的動態(tài)范圍，96db的信噪比，相信音質比那時的一些國產(chǎn)CD機還要好！一切都是為了獲得最高質量的音響效果而定做的。當然，現(xiàn)在看來，該聲卡的缺點還是明顯的，一是使用了ISA總線，限制了PC音頻系統(tǒng)的發(fā)揮，只能實現(xiàn)虛擬的3D音頻技術，而且在播放中，由于使用了低帶寬的ISA總線，因此在信噪比和保真度方面還有一定的問題；另外就是必須采用板載的“聲存”（用來存放音色庫的內存），而且這些聲卡的內存異常昂貴（其實也不就是普通的DRAM嘛），原來只帶了4MB，為了能獲得更好的合成效果，許多專業(yè)的MIDI制作人士還是掏錢加上了更多的聲存，以存放更好效果的音色庫。通過這樣的結合，Sound blaster 64 Gold能回放出很悅耳的合成音樂，一度令許多電腦MIDI發(fā)燒友為之興奮 。

在這兩個發(fā)展階段里，Creative成了老大哥，其他的聲卡產(chǎn)品相比起它來就像是綠葉和紅花的關系，越發(fā)襯托出Sound blaster的偉大。當然，在其他的聲卡中也出了幾個精品，像Ess logic的ESS688F，Topstar的Als007等，它們都是以極為低廉的價格提供了與Sound blaster 16相近的性能，當年很多兼容機裝的都是這兩種聲卡。在聲卡的發(fā)展歷史上，有代表性的作品幾乎都是Creative（創(chuàng)新）公司的產(chǎn)品，由此我們也看出該公司在這方面的領導作用。Creative在聲卡界的地位就和CPU界的Intel以及軟件業(yè)的Microsoft一樣，是行業(yè)中的標準 。

對3D音效的渴求促使了第三次聲卡大變革，Soundblaster 64 Gold率先支持了模擬3D音效，但同時由于ISA總線帶寬太窄了，限制了聲卡的再度發(fā)展，因此PCI聲卡是注定要誕生的。第一只PCI聲卡是S3的Sonics Vibes，它擁有一個32位復音的波表生成器，支持Microsoft Direct Sound和Direct Music加速。并且附帶了SRS 3D音效和Infinipatch downloadable音色庫下載標準。同時，它也帶來了與DOS環(huán)境的極不兼容（那時還有相當一部分人使用DOS操作系統(tǒng))，音頻回放時的爆音，回放MIDI時的噪音和相對拙劣的回放效果，這使得PCI聲卡產(chǎn)品成為了一種讓人們產(chǎn)生爭議的產(chǎn)品 。

但隨著Sound blaster推出了另一個劃時代的巨作Sound blaster Live，之后（在此之前發(fā)布的PCI64、128等聲卡是收購了Ensoniq公司后采用它們開發(fā)的芯片制作的），人們對PCI聲卡的優(yōu)越性也深信不疑了（看看那個價錢，你當然要相信它是好東西了）。由于采用了PCI總線結構，聲卡與系統(tǒng)的連接有了更大的帶寬，一些在ISA聲卡上沒有能力實現(xiàn)的效果，如使用Downloadable（能夠下載）的音色庫，更為逼真的3D音效，更好的音質和信噪比等，都把PC音頻推向了另一個高峰。在這里，我們要留意，PC音頻更新的周期沒有CPU和顯示卡那么快，它只是一個循序漸進的過程，真的不夠用了，才會出現(xiàn)和研發(fā)它的改進或替代產(chǎn)品，所以說，投資一個好的PC音頻系統(tǒng)是非常值得的，起碼不會迅速地被淘汰 。

當今PC音頻的進一步發(fā)展變化將主要體現(xiàn)在以下4個方面：ISA聲卡向PCI聲卡過渡；更為逼真的回放效果；高質量的3D音效；轉向USB音頻設備 。

1、數(shù)字聲音文件。通過聲卡及相應的驅動程序的控制，采集來自話筒、收錄機等音源的信號，壓縮后被存放在計算機系統(tǒng)的內存或硬盤中 。

2、激光盤壓縮的數(shù)字化聲音文件還原成高質量的聲音信號，放大后通過揚聲器放出 。

3、數(shù)字化的聲音文件進行加工，以達到某一特定的音頻效果 。

4、音量，對各種音源進行組合，實現(xiàn)混響器的功能 。

5、合成技術，通過聲卡朗讀文本信息。如讀英語單詞和句子，奏音樂等 。

6、音頻識別功能，讓操作者用口令指揮計算機工作 。

7、電子樂器。另外，在驅動程序的作用下，聲卡可以將MIDI格式存放的文件輸出到相應的電子樂器中，發(fā)出相應的聲音。使電子樂器受聲卡的指揮 。

聲卡發(fā)展至今，主要分為板卡式、集成式和外置式三種接口類型，以適用不同用戶的需求，三種類型的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點 。

聲卡板卡式

卡式產(chǎn)品是現(xiàn)今市場上的中堅力量，產(chǎn)品涵蓋低、中、高各檔次，售價從幾十元至上千元不等。早期的板卡式產(chǎn)品多為ISA接口，由于此接口總線帶寬較低、功能單一、占用系統(tǒng)資源過多，已被淘汰。PCI則取代了ISA接口成為主流，它們擁有更好的性能及兼容性，支持即插即用，安裝使用都很方便 。

聲卡集成式

聲卡只會影響到電腦的音質，對PC用戶較敏感的系統(tǒng)性能并沒有什么關系。因此，大多用戶對聲卡的要求都滿足于能用就行，更愿將資金投入到能增強系統(tǒng)性能的部分。雖然板卡式產(chǎn)品的兼容性、易用性及性能都能滿足市場需求，但為了追求更為廉價與簡便，集成式聲卡出現(xiàn)了 。

此類產(chǎn)品集成在主板上，具有不占用PCI接口、成本更為低廉、兼容性更好等優(yōu)勢，能夠滿足普通用戶的絕大多數(shù)音頻需求，自然就受到市場青睞。而且集成聲卡的技術也在不斷進步，PCI聲卡具有的多聲道、低CPU占有率等優(yōu)勢也相繼出現(xiàn)在集成聲卡上，它也由此占據(jù)了主導地位，占據(jù)了聲卡市場的大半壁江山 。

集成聲卡大致可分為軟聲卡和硬聲卡，軟聲卡僅集成了一塊信號采集編碼的Audio CODEC芯片，聲音部分的數(shù)據(jù)處理運算由CPU來完成，因此對cpu的占有率相對較高。硬聲卡的設計與pci式聲卡相同，只是將兩塊芯片集成在主板上 。

聲卡外置式

是創(chuàng)新公司獨家推出的一個新興事物，它通過USB接口與PC連接，具有使用方便、便于移動等優(yōu)勢。但這類產(chǎn)品主要應用于特殊環(huán)境，如連接筆記本實現(xiàn)更好的音質等。市場上的外置聲卡并不多 。

傲銳Aureal：在ISA時代，Aureal這個名字并不為人所知，但到了PCI時代，Aureal的名字迅速隨著帝盟S90這款聲卡傳播開來，S90這款聲卡獲得游戲玩家的廣泛贊揚，Aureal也名聲大振。S90就是采用的傲銳公司的Vortex AU8820的音頻控制芯片。支持A3D 1.0，就是這款S90讓很多人接受了3D音效這個概念，雖然最后的果子是創(chuàng)新摘走了，但栽樹的是A3D，A3D帶來了逼真的3D音效仿真。隨后傲銳發(fā)布Vortex-2 AU8830音頻控制芯片，支持A3D 2.0，帝盟發(fā)布基于這款芯片的mx300聲卡，用于和創(chuàng)新Live!系列爭奪市場，后來傲銳和帝盟結束了合作關系，不久傲銳被對手創(chuàng)新收購，A3D和傲銳成為歷史。

Ensoniq：1997年，Ensoniq可謂出盡風頭，Ensoniq是最早開發(fā)出 PCI 音頻控制芯片的廠商之一，ES1370芯片被眾多廠家采用，創(chuàng)新也是Ensoniq的客戶之一，ES1370支持32個硬件復音，通過相應的軟波表擴充到64復音，支持2-8M音色庫。硬件支持Direct Sound、Direct Sound 3D，以及軟件模擬A3D 1.0和EAX，成為當時中檔PCI聲卡的首選芯片，由于創(chuàng)新需要一個中檔次的芯片擴充產(chǎn)品線，Ensoniq不久便被創(chuàng)新收購。Ensoniq發(fā)展出的PCI音頻控制芯片一共有三款——ES1370、ES1371、ES1373，音質好，功能少，信噪比出眾是Ensoniq系列最大的特點。但是他們也有個顯著的缺點，不支持多音頻流，好在隨著WDM驅動的推出，這些都算不上缺點了。在創(chuàng)新完成收購后，創(chuàng)新也推出了CT5507、CT2518、CT5880等芯片，著名的中低端聲卡PCI128就采用了CT-5880芯片。

E-mu：E-mu是一家實力強勁的音頻控制芯片設計商，主要從事音頻芯片開發(fā)以及合成技術研究，后被創(chuàng)新收購，經(jīng)典的創(chuàng)新AWE64系列就采用了E-mu的Emu8000芯片，其出色的波表合成能力讓聽過的人都印象深刻，E-mu的音頻控制芯片主要面向高端市場，講究性能、品質以及功能，開發(fā)實力少有對手，是創(chuàng)新最強有力的技術支持。Emu8000有一個衍生版本——Emu8008，是Emu8000的PCI版本，創(chuàng)新曾經(jīng)推出過一款AWE64的PCI版本，就是采用的Emu8008，但是市場上非常少見。好在E-mu及時開發(fā)出了跨時代的Emu10k1，讓創(chuàng)新公司成功推出了SoundBlaster Live!系列。Emu10k1諸多嶄新的特征，是一顆可編程的DSP芯片，即時是幾年后的今天，也不會覺得這款芯片太落伍，事實上，基于這款芯片的Live!能夠勝任大部分游戲的需求。2001年，Emu再度開發(fā)出比Emu10k1更強的芯片，也就是Audigy系列采用的音頻控制芯片，這款芯片繼承了Emu10k1的所有優(yōu)點，改善了MIDI等方面的不足，并將運算能力提升4倍，足夠滿足所有游戲的需求。2002年，創(chuàng)新推出Audigy2。

ESS：在ISA時代，ESS是創(chuàng)新最大的競爭對手，產(chǎn)品線豐富，性價比優(yōu)秀，當年的ESS688/1868等都是非常優(yōu)秀的芯片，良好的兼容性以及低廉的價格受到眾多板卡商的青睞，市場占有率極大，是中低端市場的絕對首選。進入PCI時代后，ESS也積極擴展，前后推出了ESS Maestro-I、ESS Maestro-II、ESS Canyon3D等芯片，ESS的兼容性歷來口碑甚佳，ESS Maestro-II更是獲得了帝盟的青睞，著名的S70聲卡就是基于這款芯片，這款芯片有一個簡化的版本SOLO-I，主要交給主板商集成用，很少作為獨立的聲卡芯片使用。Canyon3D是ESS最強的芯片，又被稱作Maestro-2e，也是ESS第一款支持多聲道的芯片，著名的帝盟MX400聲卡正是采用了此款芯片，這款芯片運算能力強大。2001年，ESS 再度發(fā)布Canyon3D-2，但是這個時候創(chuàng)新已經(jīng)壟斷市場了，Canyon3D-2沒有得到應有的名氣和市場，ESS也逐漸在聲卡市場消失，這個創(chuàng)新最老的競爭對手，終于也扛不住壓力退出競爭了，但ESS這家公司還存在，目前主要擴展消費類電子市場。

驊訊C-Media：臺灣驊訊也是一家擁有廣泛影響力的廠家，他們推出的CMI-8338/8738芯片曾經(jīng)深深的影響了低端市場，CMI系列追求性價比，集成了Codec，降低了成本，還節(jié)約了PCB的制造和設計費用，因此這幾款芯片往往出現(xiàn)在超低價的獨立聲卡或者主板上，即便在低廉的價格上，CMI系列還提供了24bit/44.1kHz或48kHz的S/PDIF輸入輸出的功能，這點做得甚至比某些高端芯片還好。在很多人眼里，CMI是一組非常不值得一提的芯片，事實上并非如此，8338/8738在最基本的功能——輸入輸出方面做得很好，但是市場上很少有一款像樣的8338/8738聲卡，但這并不表示8338/8738音質就一定不行，雖然他們的運算能力確實很弱。

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