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[硬件设备] 工欲善其事,必先利其器——认识声卡

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发表于 2010-4-13 15:16:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
 楼主| 发表于 2010-4-13 15:17:13 | 显示全部楼层
认识声卡(入门)

默认分类 2010-04-07 11:11:27 阅读7 评论0 字号:大中

声卡上有诸多元器件,你都能分得清哪一颗是I/O控制器,哪一颗又是解码器芯片,哪一颗又是运算放大器么?


Terratec 德国坦克 Phase22 声卡

    在声卡上,通常有一颗面积较大的芯片,这款芯片被笼统的称为主芯片,这种提法并不精确,精确的称呼应该是什么呢?


● DSP音频加速器



创新 Creative X-Fi Titanium Fatal1ty Pro Series (SB0886)
CA20K2 音频加速器

德国坦克 TerraTec SixPack 5.1 六声道声卡-CS4630
Crystal CS4630音频加速器

Diamond 帝盟 Sonic Impact S70 声卡-ESS Meastro-2 ES1968S

    声卡上往往可以找到一片大块头的芯片,这个一般就是DSP芯片,DSP就是digital signal processor,即数字信号处理器,各种各样的音效处理就全它他了。DSP不算很规范的称呼,真正用于正规的场合一般称为Audio Accelerator,即音频加速器,也能叫做音效处理器,有少数的厂商还称之为声音处理器,其实就是一回事。

Diamond 帝盟 Monster Sound MX400 四声道声卡-ESS Canyon3D ES1970S

Creative 创新 Sound Blaster Live! CT4620-Emu10k1 音频加速器

    音频加速器有强大的运算能力,专门为音频处理服务,和CPU一 样,不同音频加速器有着处理能力上的区别,用MIPs(Million Instructions Per Second)表示运算能力的大小,MIPs表示了一秒执行一百万条指令的能力。经典的CREATIVE Sound Blaster Live!系列采用的音频加速器为Emu10K1,拥有335 MIPs的运算能力,另外一款常见的音频加速器CS4630的运算能力为430MIPs,这只是数年前产品的水准,目前来说,X-Fi就可以实现 10340 MIPs的运算力。

Aureal SQ2200(帝盟 Diamond Monster Sound MX300)-AU8830
Aureal AU8830

    正因为有了这些音频加速器,我们才得以不牺牲性能来欣赏逼真的游戏音效,不过有点必须声明的,DSP的运算精度和运算能力无关。DSP不但可以用于游戏音效,同样可以用于其他方面。但随着CPU性能大发展,CPU的性能剩余的问题也就凸显出了,人们发现,玩游戏时,没有专用的音频加速器,游戏速度依然流畅,这导致了用户对音频加速器性能需求大大降低,这也促使声卡行业迅速衰落。

I/O控制器

乐之邦 Musiland Digital Times 数字时代纯数字声卡-VT1723
Tremor(VIA VT1723)I/O控制器

德国坦克 TerraTec DMX 6 Fire LT-Envy24 ICE1712 I/O控制器

    大块头的芯片不一定就是音频加速器,也可能是I/O控制器。首先我们需要知道什么是I/O,I/O就是Input and output,即输入输出。输入输出控制器不会有任何加速能力,也就是说,输入输出控制器不会对游戏、DVD、MP3硬件加速等提供任何帮助。针对娱乐市场,采用I/O控制器的声卡并不多,但在较为专业的领域,I/O控制器普遍被采用。Icensemble&VIA的Envy24系列就是I/O控制器,采用这系列芯片的声卡非常多,从100多元到2000元的产品,均有采用。

    I/O控制器是声卡最核心的器件,前面提到的音频加速器其实已经集成I/O控制器,因为这是必备功能,音频加速器就是I/O控制器和数字信号处理器的集成产物,大家习惯称为 DSP罢了,其实还有真正的纯DSP芯片。

帝盟 Diamond Monster Sound MX200 - I/O控制器

帝盟 Diamond Monster Sound MX200 - 数字信号处理器(DSP)

    发烧友推崇的Diamond Monster Sound MX200就是一款非常特殊的声卡,卡上有2个大块头,一块为I/O控制器,即打上了帝盟Logo的那片,另外一片就是真正的DSP芯片。

    也许你要问,既然音频加速器已经集成I/O控制器,为什么还要设计单独的I/O控制器。在众多领域,音频加速器集成的I/O控制器显得过于简陋,无法胜任 某些较为专业的场合,例如需要用到ASIO,GSIF的软件以及多路的I/O控制,还有要达到更高指标的输入输出要求。单独的I/O控制器就为此诞生,由 于有着更为强大丰富的I/O控制能力,可以为改善音质作出巨大贡献,因此也有厂家利用这点,让PC上的音质表现更上一层楼。

FPGA是DSP还是I/O控制器?

乐之邦 Musiland Moli 茉莉双声道声卡-FPGA
Xilinx Spartan XC3S50A

乐之邦 Monitor 01 Mini USB声卡-FPGA
Xilinx数字可编程门阵列逻辑器件(FPGA-Field Programmable Gate Array),芯片的功能和效率高低由软件决定

TerraTec 德国坦克 DMX 6 Fire USB声卡-XILINX FPGA 芯片
数字可编程门阵列逻辑器件(FPGA-Field Programmable Gate Array)

    随着FPGA技术的进步,FPGA也被大量使用到声卡设 计当中,FPGA是什么?FPGA即数字可编程门阵列逻辑器件(FPGA-Field Programmable Gate Array),这是一种可编程芯片,它并没有特定的专用功能,通过写入不同的算法,就可以实现不同的功能,它可以成为DSP,也可以成为I/O控制器,或 者实现某些专用的功能,例如实现数字信号的时钟重整等“偏门”功能。简单的从FPGA型号来分辨其在声卡中的作用,是没法做到的。

集成声卡的主芯片在哪里?

声卡可以没有音频处理器,但不能没有I/O控制器,否则声卡最基本的功能将丧失,那么集成声卡的I/O控制器在哪里?

nForce2芯片组之MCP-T 南桥

    在主板芯片组中,一般都集成了I/O控制器,配合主板上的Codec,就能形成基本的声卡功能,这就是集成声卡的构成。某些芯片组,设计得更加讲究点,在芯片组中还集成了专用的音频加速器,来提高游戏性能。但很多人未必认识到这点,早些年,集成声卡被称为软声卡,其实这种命名是有着明显错误的,不管多简陋的声卡,它最核心的控制器,一定是硬件的,CPU能模拟的,只能是DSP部分。


    独立声卡比集成声卡强?
    这种说法不存在必然性,独立声卡和集成声卡,虽然物理形态不同,但基本结构一样,因此独立声卡并不一定会比集成声卡好。但这种说法也存在现实性,因为集成声卡多数是节约成本为先,音质普遍较差,独立声卡比集成声卡强,这种提法,在大部分时候,是正确的。
 楼主| 发表于 2010-4-13 15:20:51 | 显示全部楼层
认识声卡 CODEC、DAC、ADC

默认分类 2010-04-07 13:21:44 阅读8 评论0 字号:大中

声卡上 往往可以找到1颗或者2颗甚至3颗4面有引脚的正方形芯片,面积一般为0.5-1.0平方厘米。这就是CODEC。CODEC是多媒体数字信号编解码器, 主要负责数字->模拟信号转换(DAC)和模拟->数字信号的转换(ADC)。不管是音频加速器好,还是I/O控制器好,他们输入输出的都是 纯数字信号,我们要使用声卡上的Line Out插孔输出信号的话,信号就需要经过声卡上的CODEC的转换处理。可以说,声卡模拟输入输出的品质和CODEC的转换品质有着重大的关系,音频加速器或I/O控制器决定了声卡内部数字信号的质量,而CODEC则决定了模拟输入输出的好坏。在购买声卡时,不但要熟悉音频加速器或I/O控制器的品质,还需要对其采用的CODEC有所了解。在生产厂家的网站上均提供了各种CODEC的技术资料下载。

● AC'97 CODEC


AC'97 Codec

    AC'97全称Audio CODEC '97,是以intel几家业界巨头制定的多媒体声卡规范。AC'97历经3次大的修改。
    AC'97 1.x:固定的48kHz采样输出。
    AC'97 2.1:扩展了部分音频特征,开始支持多种采样率输出以及多声道输出。
    AC'97 2.2:更加完善和扩展了部分音频特征,开始支持S/PDIF输出。S/PDIF即Sony/Philips Digital Interface,索尼飞利浦数字界面。

    受AC'97白皮书技术约束的CODEC就是AC'97 CODEC,AC'97 CODEC和音频加速器使用AC-Link通讯;现在目前市面上的大部分声卡,包括板载的软卡,都不同程度的受AC'97规范约束。为什么说不同程度呢?因为AC'97不是一个强制性的规范,在不少声卡当中,仅仅接受了部分AC'97标准而已。AC'97是一个出于节省成本的规范,规范中约定了不少有损音质的操作,例如SRC(Sample Rate Convertor,采样频率转换器)。AC'97 CODEC一般采用48pin封装,4面有引脚,每面12个,非常好识别。我们来看看常见声卡上的AC'97 CODEC是什么样子。

Diamond 帝盟 Monster Sound MX400 四声道声卡-ESS ES1921S Codec

德国坦克 TerraTec SixPack 5.1 六声道声卡-CS4294
Crystal CS4294 AC'97 四声道 Codec


Creative 创新 Sound Blaster Live! CT4620-Codec
Sigmatel STAC9721T Codec

乐之邦 Musiland 莫邪 M-Sword Digital 2010 声卡 - VT1617A
VIA 的 Codec

龙芯II福珑迷你电脑-瑞昱ALC203 Codec

    在集成AC'97声卡主板上,你也可以看到一块或者几块这样封装的芯片。AC'97 CODEC的引脚定义是相同的,声卡设计商可以通过配置不同的CODEC来改变声卡的档次,例如著名的创新SB Live!系列,最大的区别其实就是CODEC的不同。引脚定义的相同可以大幅降低设计成本。另外,AC'97 CODEC还可以带一些音效处理功能。

HD Audio CODEC  

Realtek ALC880 Codec 引脚定义

    HD Audio是AC'97的升级版本,现已取代AC'97成为现有声卡的标准规范。相对AC'97,HD Audio做了很大的功能增强;它的诞生,意味着声卡进入到高清时代。HD Audio是基于AC'97发展而来,因此有着很明显的继承性。

威盛 VIA Vinyl HD VT1828 Codec

Realtek ALC880 Codec 引脚定义

    大部分HD Audio CODEC 也是48Pin封装,外形为正方形,也有少量采用32pin封装。它主要被集成声卡所采用。它在声卡中的主要作用,与AC'97完全相同,但HD Audio的品质与功能都相对较高。

CODEC不等于声卡


网络上和杂志上,有大量的文章存在一个错误,我们总是会看到“ALC880声卡声音怎么样”,“ALC880的声卡驱动怎么安装啊”这类的句子。显示很多人把CODEC等同于声卡了,这是不正确的;CODEC并没有集成I/O控制器,因此并不具备声卡的核心功能。集成声卡最核心的部分被集成到了主板芯片组当中。
● 其他类型的CODEC

Terratec 德国坦克 Phase22 声卡-AKM4524VF Codec

乐之邦 Musiland 玲珑 Lilo V Enjoy多声道USB声卡-WM8731 Codec

    Wolfson WM8731是一款带有集成耳机驱 动器的极低功耗的Codec(音频编码解码器),专为便携数字音频应用而设计。该器件可以提供CD音质的音频录音和回放,为16欧姆的负载提供50mW的 输出功率。 WM8731带有一个片上时钟发生器,支持多种时钟模式。通过一个12MHz时钟,该器件可以直接生成44.1kHz、48kHz和96kHz等采样率, 以及MP3标准定义的其他采样率,完全不需要一个独立的锁相环(phase locked loop)或晶振。支持其他公用的主时钟频率,例如12.288MHz。

TerraTec 德国坦克 DMX 6 Fire USB声卡-Cirrus Logic cs42426
这是一颗114 dB, 192 kHz 6-Ch Codec ,集成锁相环(PLL)

乐之邦 Musiland 轩辕II X-SwordII Pro-HD主卡-WM8776 双声道Codec
Wolfson的WM8776,承担线性输入及麦克风输入的ADC(模拟到数字转换)的功能

    并非所有的CODEC都是AC'97和HD Audio CODEC,也不是所有的CODEC都是方形;AC'97 CODEC采用AC-Link和主芯片通讯,HD Audio CODEC采用Azalia-Link通讯,而这类CODEC依然采用I2S来通讯;这类CODEC可理解为单纯的DAC和ADC的集成。使用这类 CODEC的声卡,多数是对音质比较讲究的产品。

DAC详解


    DAC是Digital to Analog Converter,即数字到模拟(港台叫类比)转换,它可以指这个转换过程,也可以指专用的转换器芯片,我们常说的DAC,一般都是指数模转换器芯片。

Tempotec 节奏坦克 Hifier Serenade 立体声声卡-AK4396 DAC

    日本AKM(Asahi Kasei Microsystems)AK4396 DAC芯片,这是一颗双声道、24位、192kHz的DAC芯片。性能优越,被大量用于顶级设备。

Asus 华硕 XONAR Essence STX 声卡-BB PCM1792 DAC 芯片
高档唱机中常见这颗DAC

TempoTec 节奏坦克 X-Fi Rhapsody 狂想曲7.1声卡-CS4382
Cirrus logic CS4382 8声道DAC芯片,114 dB, 支持24-Bit, 192 kHz

乐之邦 Musiland Monitor 02 US USB 聆听二号声卡-PCM1793
BB PCM1793 DAC芯片,支持24-Bit 192kHz

    在一些高档声卡当中,会使用到DAC。虽然CODEC集成了DAC,但其模拟输出的品质,比起专用的芯片,还是有不小的差距。使用到DAC的产品,一般都是以音乐欣赏作为主要设计方向的产品。更发烧的朋友,玩玩还会追求DAC外置,使用独立的电路和供电,以求得更好的声音。

ADC详解

创新 Creative X-Fi Titanium Fatal1ty Pro Series (SB0886)
AKM5358 ADC

Asus 华硕 XONAR D1 多声道声卡-Cirrus Logic CS5361
Cirrus Logic CS5361 是一颗动态范围为114d,支持采样率为192kHz的双声道ADC芯片

    ADC的用途与DAC相反,它指Analog to Digital Converter—模拟(港台叫类比)到数字信号的转换。ADC一般用于高档声卡和专用的录音声卡,它的品质普遍优于CODEC。

 楼主| 发表于 2010-4-13 15:21:29 | 显示全部楼层
认识声卡 (工作流程及SRC)

默认分类 2010-04-07 13:30:20 阅读8 评论0 字号:大中

从存储器上的二进制文件,到声卡发出声音,这其中有一个数据流动转换的过程。不管声卡的界面是PCI还是PCI-E,或者是USB的,它们的工作流程基本一样。本篇着重讲讲声卡的工作流程。
● 模拟输出


声卡模拟输出流程示意图

    模拟在港台称为类比。模拟输出是我们使用得最多的输出方式,相比数字输出方式,它无需外接任何解码设备就能完成声音的输出。系统通过系统总线(例如 PCI)传送数据到主芯片(I/O控制器或者音频控制器),然后输出数字信号到Codec或者DAC进行数字信号到模拟的转换,再通过声卡上的模拟输出插座输出。


    整个过程为,总线→主芯片→Codec或DAC→输出。在最后一个环节,会有运放参与其中的工作,对信号进行放大,但这个环节,并不是一定需要的。
● 数字输出

声卡数字输出示意图


    相对模拟输出方式,数字输出少了一个数字信号到模拟的转换过程,直接由声卡的光纤或者同轴输出端子和外置DAC通讯,数字模拟信号的转换过程交给了外置组件。
模拟输入

声卡模拟输入流程示意图

    插上麦克风录歌就是一种单纯的模拟信号输入的过程。在这个过程中,Codec和在输出的任务不一样,而是完全相反的,麦克风只能提供模拟信号,要被主芯片接受必须经过模拟信号到数字信号的转换,这个转换过程被称为ADC(注:ADC在用于硬件名称时,是指的模拟数字信号转换器),主芯片接受信号后传递给系统总线。Codec在此流程中担当的工作也可被专用的ADC芯片取代。


● 数字输入

声卡数字输入流程示意图


    例如要录取MD的音乐节目,就需要使用到数字输入方式。在某些录音棚中,会有外置的ADC与声卡相连,此时录音,声卡也需要用到数字输入方式。数字输入的流程很简单,将输入的信号变成文件保存,其关键流程就是经过主芯片的转换并传送到系统总线。
回路方式

声卡回路方式的流程示意


    使用一根双3.5mm头的线材将声卡的模拟输出和模拟输入(Line in)连接起来的方式被成为回路,主要用于测试声卡的一些指标,可以看成是模拟输出加模拟输入的流程集合,这种方式不具备实用价值,除了测试之外没有人会这么用。这种流程太长,双3.5mm头的线材的质量会严重影响测试结果,其实很难测试到声卡的真实表现。
● 内录

声卡内录方式的流程示意


    捕捉当前播放的数字信号的过程通常被成为内录,内录常常使用于测试,用于检测声卡的数字信号处理质量相当好用。在日常应用中,也可能用到内录,例如你录制实时播放的数字电台节目,就需要用到内录。
● USB声卡的模拟输出

USB声卡模拟输出示意图


    其实与内置声卡相比,外置的USB声卡在模拟输出时,其工作流程也大同小异,只不过是总线由PCI或者PCI-E变成了USB,其他流程完全一致。同样是经过主芯片到Codec或DAC后输出。也有少量的火线声卡,其工作方式同样与内置声卡相似,总线不同罢了。
以上讲述的几个例子都是基本的流程,在不同的主芯片内部,进行数据处理时,其内部流程也会有所不同。
● 主芯片内部的流程

音频加速器和纯I/O控制器的工作流程对比示意


    在《声卡入门教学指南(一)带你认识主芯片》一文中我们说到,主芯片又分音频加速器和I/O控制器两类,音频加速器集成了I/O控制器和DSP,这也导致了它们内部的信号流程会有所不同。I/O控制器很简单,就是输出和输出,而音频处理器的内部流程可能更为复杂,信号可能经过内部的DSP,也可能不经过,这需要看不同场合下声卡驱动的设定。在很多时候,不能依靠简单的硬件来区别其工作流程,因为软件可以让CPU来模拟DSP的工作,即便使用的是基于纯I/O控制器的声卡,它在打游戏的时候,其输出流程中一样会出现一个基于CPU模拟的DSP模块。
● 媒体播放器位于流程的什么位置?
    声音的输出,不能单纯依赖硬件得以实现,其中播放器是非常重要的一个环节,但这个环节,有位于整个流程的什么位置?

播放器到声卡


    这个环节位于输入到声卡之前。播放器读取存储器上的文件,并进行解码,然后输出到设定的声卡。在这之后,声音的处理均与播放器无关。
● 播放器的DSP 插件,又位于流程的什么位置?

Foobar2000音频播放器的工作流程示意


    以Foobar2000为例,在其读入存储器文件数据后并完成解码后会直接输出,如果加载了DSP插件,就会多一次处理。假设你使用的是X-Fi声卡并开启了环境音效,使用Foobar2000也开启了某个DSP插件,此时,你听到声音,是经过2次DSP处理过的,一次处理,是对输入声卡之前的信号进行处理,即Foobar2000的DSP处理,另外一次就是来自声卡主芯片内部的处理。
SRC,即Sample Rate Converter,中文意思为采样频率转换。它被声卡爱好者所关注,大部分发烧友视SRC为音质杀手,这是为什么?
    在AC'97 1.x规范中,为了简化数据处理流程,约定了一个SRC的环节,不管你当前播放的信号是44.1kHz的还是16Hz,或者其他,都会被强制转换为48kHz输出。这个转换过程,会降低音质。
● SRC为什么会降低音质?
    这是一个数学问题。我们来举例说明。在举例之前,先重温一下什么叫做采样。
    声音其实是一种能量波,因此也有频率和振幅的特征,频率对应于时间轴线,振幅对应于电平轴线。波是无限光滑的,弦线其实由无数点组成,由于存储空间是相对 有限的,数字编码过程中,必须对弦线的点进行采样。采样的过程就是抽取某点的频率值,很显然,在一秒中内抽取得点越多,获取得频率信息更丰富,为了复原波 形,一次振动中,必须有2个点的采样,人耳能够感觉到的最高频率为20kHz,因此要满足人耳的听觉要求,则需要至少每秒进行40k次采样,用40kHz 表达,这个40kHz就是采样率。我们常见的CD,采样率为44.1kHz。光有频率信息是不够的,我们还必须获得该频率的能量值并量化,用于表示信号强 度。量化值为2的整数次幂,我们常见的CD位16bit的采样大小,即2的16次方。
    用数字方式表达无限光滑的波形,就如同这些多面体一样,采样越多,就越接近无限光滑的球体。同样,采样越多的数字信号,就能还原出更接近原始的音质。
    SRC的作用就是改变信号的采样率,低采样率往高采样率转换时就是一个重采样的过程,重采样对象不再是原始信号,而是这个低采样率的信号,因为采样率不够 需要插入更多的采样点以达到需要的采样率和采样大小,在信号频率较低的时候,重采样算法的好坏并不会影响到什么,因为波长长,采样点多,但是高频就很难对 付了,因为波长短,采样点少,44.1kHz的采样率情况下,一个20kHz的波仅仅有3个不到的采样点,转换到更高频率的时候势必插入更多的点,要尽量 保持原貌,这个点该怎么插,这是一个非常有难度的算法,我们举一个例子帮助大家了解SRC。

SRC示意


    假设4kHz SRC到8kHz,那么在原有的采样点之间插入新的采样,就可以完成SRC,整数倍的转换,不会改变波形,不改变波形,就意味这种SRC不会破坏音质。但 当44.1kHz SRC到48kHz时,情况就会不同,它会重新改变采样点的排列而生成新的波形。
    可以看到,最终波形图垂直的轴对应波的能量值,这意味着波的信号强度变弱了,出现了衰减。这个例子可以说明非整数倍的频率转换将改变波形,改变是不可避免的,算法好可以尽量保证转化后的波形和转换前的相似,但好的算法非常少,现有的大部分声卡SRC算法都是很糟糕的,正如上面这个例子一样,高频衰减就是因为SRC 导致的,SRC还会导致一些其他问题,例如互调失真加剧等。总之,非整数倍的SRC应尽量避免,这也是为什么声卡发烧友关注SRC的原因。
SRC不可能完全避免
    SRC实际是不可能完全避免的,即便你使用的声卡,是可以多种采样率输出的,SRC依旧会产生。比方说,你在听音乐,使用的是44.1kHz的采样率,而此时你又开启了一个桌面小游戏,这个游戏的音效是48kHz的,声卡到底使用什么采样率输出呢?声卡会使用较高的采样率,也就是48kHz输出,44.1kHz的信号会被强制SRC到48kHz。如果你在声卡驱动中强制使用44.1kHz输出,那么游戏中48kHz的信号会被强制SRC到44.1kHz后再输出。
● 在主要应用中避免SRC依然有意义
    虽然SRC不可彻底避免,但在主要应用中,回避SRC依然是有意义的,只要回放设备稍微好一点,就很容易分辨SRC导致的音质劣化,因此在欣赏音乐时,确保44.1kHz(主要是CD的采样率为44.1kHz,而CD是最大的音乐节目载体)是有意义的。
● 其他领域的SRC

乐之邦SRC10异步采样率转换器-摘除外壳


    在发烧级的CD唱机中,常常会遇到一个升频的概念,所谓升频,就是SRC,它将CD的44.1kHz SRC到 更高频率。发烧圈中充满玄学,有的厂家把44.1kHz SRC192kHz后,差点就标榜自己是高清音频设备了,这是不可能的,而且,不管SRC算法多么优秀,非整数倍转换一定是有损失的。
    那么升频有什么意义?做图像处理的朋友应该知道,一张800×600的图片,放大到1600×1200,然后再进行处理,例如抠图,会要方便得多。升频的道理也差不多,升频后的信号会更加容易处理,在升频电路中,伴随着的都是时钟处理、降低抖动等处理,单纯的升频没有意义。
    在录音领域,SRC也是存在的。现在的录音棚大部分都采用的是96kHz、192kHz的采样率录音,如果要刻录成CD怎么办?必须SRC。我们曾经推荐过《Secret Rabbit Code 神秘兔 SRC 插件 1.0.3 For Foobar2000 v0.9x》, 虽然这只是一个Foobar2000的插件,但它的原始算法,来自录音棚,早年DAT(数字录音带)在录音领域非常流行,而它支持的采样率为48kHz, 要灌CD,SRC也是同样不可避免的。有些产品公司在贩售“母带级”的唱片,实际是一种忽悠,除非它的母带录音也是44.1kHz的。在这里开始书写日记、心情 …
 楼主| 发表于 2010-4-13 15:22:02 | 显示全部楼层
认识声卡 :总线

默认分类 2010-04-07 13:33:56 阅读9 评论0 字号:大中

显卡一样,声卡也伴随着系统总线的升级而升级,纵观声卡发展的全过程,先后出现了ISA、PCI、USB、IEEE1394、PCI-E的各类声卡。什么是总线呢?你可以理解为一种数据交换路径或者通道。不同的总线会存在性能上的差异,例如数据传输速度,如果把ISA比作公路,那么PCI就是高速公路,PCI传输数据的速度远远大于ISA。
● ISA
    ISA是Industry Standard Architecture的简称,中文含义为工业标准架构体系。于1981年诞生,最初为8bit的总线,1984年升级为16bit。ISA的数据带宽 十分有限,最大数据数据带宽为16MB/s。另外,ISA设备也存在设置麻烦的问题,大量设备需要手工来设置中断、I/O地址等参数,让菜鸟一头雾水。


Creative 创新 SoundBlaster 16 声卡

创新 Creative Sound Blaster AWE64 Gold 声卡

德国坦克 TerraTec SoundSystem Maestro 32/96


    ISA时代,见证了声卡的诞生于初期发展,由简单的发声,发展为具有CD音质,并且能输入、录入并具备硬件波表合成能力的设备。回头看这些古董级的声卡,你会发现这些声卡都特别长,因为ISA插槽本身就比较长,而且当年的芯片集成度较差,要具备较为完善的功能,需要用到很多芯片,因此ISA声卡看上去显得非常复杂。
PCI
    1992年,Intel发布PCI 1.0标准,1993年4月,PCI-SIG 发表了 PCI 2.0 标准。之后PCI总线开始替代老旧的ISA以及ISA的扩展版本。PCI全称Personal Computer Interface,中文意思为个人电脑界面,它又称作Peripheral Component Interconnect,即外围设备互连。它就是用于解决CPU到板块之间的通信带宽问题,它的带宽高达133MB/s。

Creative 创新 SoundBlaster Live! 标准版

帝盟 Diamond Monster Sound MX200(安装了子卡)

德国坦克 TerraTec DMX 6 Fire LT

Creative Sound Blaster X-Fi Fatal1ty FPS 声卡(主卡)

乐之邦 Musiland Moli 茉莉双声道声卡

    高带宽的优势首先吸引了显示芯片厂商的青睐,显卡率先采用PCI总线,1994年,Intel发布奔腾Pentium处理器以后,电脑的发展进入到一个里程碑似的阶段,随着Windows95的发布,多媒体应用空前增长,ISA总线的带宽明显不够用,PCI设备大量登场。1995年前后,PCI声卡逐渐出现。随着游戏对音频处理能力的需求日益增长,极大的刺激了声卡的发展。PCI时代,是声卡的黄金时代。时至今日,PCI仍旧是声卡最重要的总线。

USB


    USB 全称 Universal Serial Bus,即通用串行总线的意思。它由Microsoft和intel发布,这套总线的最大特点就是支持热插拔,它可以在电脑工作的时候进行设备更换,它理论上可以连接最多128个设备,USB总线标准历经3次主要升级:1.1为12Mbps、2.0为480Mbps、3.0则在2.0的标准上,再提高到4.8Gbps。

USB 插头(A型)

USB 标志

飞利浦 Philips PSC805 Aurilium 外置式USB声卡(直立放置)

TerraTec 德国坦克 DMX 6 Fire USB声卡

乐之邦 Monitor 01 USD USB 聆听一号纯数字声卡

    USB总线具有极强的灵活性,因此获得了各类设备制造商高度跟进。声卡芯片厂商也对此青睐有加,大量的USB声卡芯片被运用到耳机音箱等设备当中,但独立声卡厂商对此并不是特别热衷,因为USB数据传输中可能产生大量随机的误码,影响音质,形成了一道技术障碍。随着时间的推移,这些技术困难已被克服,高品质的USB声卡也相继上市。随着笔记本电脑日益成为主流以及台式机小型化的趋势,会有越来越多的声卡采用USB总线。

IEEE1394


    IEEE1394是Apple所主导的一种总线标准,Apple称其为FireWire火线,而Sony称之为i.Link。这套总线系统与USB很相 似,但比USB问世更早。其最大带宽能达到800Mbps,最新的标准将支持到3.2Gbps。IEEE1394集成了SCSI指令体系,数据传输的稳定 性非常出色,而且实际传输速度,也优于USB2.0,这也让很多需要高速传输的设备青睐IEEE1394。在声卡设计方面,IEEE1394也具有误码低等特点,能更容易设计出高品质声卡

德国坦克 TerraTec Aureon 7.1 FireWire 声卡

    但IEEE1394的接口授权许可收费太高,相比USB2.0就失去了成本优势,随着USB2.0的技术的完善,IEEE1394逐渐失去吸引力,使用IEEE1394总线的声卡至今并不算多。

PCI-E


    PCI总线的增强版本,全称是PCI Express,它在软件层具有非常好的兼容性,通讯的控制代码完全与PCI的一致,因此设备升级到PCI-E时,只需修改物理层。

Asus 华硕 XONAR Essence STX 声卡-PCI-E x1

乐之邦 Musiland 轩辕Ⅱ X-SwordⅡ Pro-HD主卡-PCI-E x1和桥接芯片

创新 Creative X-Fi Titanium Fatal1ty Pro Series (SB0886)

    PCI-E分x1、x4、x8、x16几种,金手指引脚数量分别为36、64、98、164Pin,通讯带宽着分别为250MB/s、1GB/s、2GB/s、4GB/s。对声卡来说,其实PCI-E的带宽太大了,PCI足够用,但还是出现了PCI-E声卡,其中主要的原因,并不是先用上PCI-E的新特性,而是在物理上兼容PCI-E,方便在新型的主板上安装。只要PCI还不退出历史舞台,PCI-E总线的声卡,就不大可能成为主流。

发表于 2010-7-4 15:51:21 | 显示全部楼层
很感谢楼主  辛苦了
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