聲卡的基本結(jié)構(gòu)和工作原理介紹_有聲卡和沒(méi)聲卡的區(qū)別
一、什么是聲卡
聲卡(SoundCard)也叫音頻卡(港臺(tái)稱(chēng)之為聲效卡):聲卡是多媒體技術(shù)中最基本的組成部分,是實(shí)現(xiàn)聲波/數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的一種硬件。
聲卡的基本功能是把來(lái)自話(huà)筒、磁帶、光盤(pán)的原始聲音信號(hào)加以轉(zhuǎn)換,輸出到耳機(jī)、揚(yáng)聲器、擴(kuò)音機(jī)、錄音機(jī)等聲響設(shè)備,或通過(guò)音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口(MIDI)使樂(lè)器發(fā)出美妙的聲音。
二、聲卡基本結(jié)構(gòu)
聲音控制芯片
聲音控制芯片是把從輸入設(shè)備中獲取聲音模擬信號(hào),通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字信號(hào),采樣存儲(chǔ)到電腦中。重放時(shí),這些數(shù)字信號(hào)送到一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器還原為模擬波形,放大后送到揚(yáng)聲器發(fā)聲。
數(shù)字信號(hào)處理器
DSP芯片通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種功能。它可以處理有關(guān)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(fù)擔(dān),加速了多媒體軟件的執(zhí)行。但是,低檔聲卡一般沒(méi)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(lái)產(chǎn)生合成聲音。
波形合成表
在波表ROM中存放有實(shí)際樂(lè)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(zhuǎn)換成實(shí)際的樂(lè)音。低檔聲卡沒(méi)有這個(gè)芯片。
跳線
跳線是用來(lái)設(shè)置聲卡的硬件設(shè)備,包括CD-ROM的I/O地址、聲卡的I/O地址的設(shè)置。聲卡上游戲端口的設(shè)置(開(kāi)或關(guān))、聲卡的IRQ(中斷請(qǐng)求號(hào))和DMA通道的設(shè)置,不能與系統(tǒng)上其他設(shè)備的設(shè)置相沖突,否則,聲卡無(wú)法工作甚至使整個(gè)計(jì)算機(jī)死機(jī)。
I/O口地址
PC機(jī)所連接的外設(shè)都擁有一個(gè)輸入/輸出地址,即I/O地址。每個(gè)設(shè)備必須使用唯一的I/O地址,聲卡在出廠時(shí)通常設(shè)有缺省的I/O地址,其地址范圍為220H~260H。
IRQ(中斷請(qǐng)求)號(hào)
每個(gè)外部設(shè)備都有唯一的一個(gè)中斷號(hào)。聲卡SoundBlaster缺省IRQ號(hào)為7,而SoundBlasterPRO的缺省IRQ號(hào)為5。
DMA通道
聲卡錄制或播放數(shù)字音頻時(shí),將使用DMA通道,在其本身與RAM之間傳送音頻數(shù)據(jù),而無(wú)需CPU干預(yù),以提高數(shù)據(jù)傳輸率和CPU的利用率。16位聲卡有兩個(gè)DMA通道,一個(gè)用于8位音頻數(shù)據(jù)傳輸,另一個(gè)則用于16位音頻數(shù)據(jù)傳輸。
游戲桿端口
聲卡上有一個(gè)游戲桿連接器。若一個(gè)游戲桿已經(jīng)連在機(jī)器上,則應(yīng)使聲卡上的游戲桿跳接器處于未選用狀態(tài)。否則,2個(gè)游戲桿互相沖突。
三、聲卡的組成
聲卡是將話(huà)筒或線性輸入的聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換編程數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,然后再經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換變成模擬信號(hào),送往混音器中放大,最后輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。下面對(duì)聲卡的各個(gè)組成部分做一個(gè)介紹。
1、數(shù)字信號(hào)處理芯片
數(shù)字信號(hào)處理芯片可以完成各種信號(hào)的記錄和播放任務(wù),還可以完成許多處理工作,如音頻壓縮與解壓縮運(yùn)算、改變采樣頻率、解釋MIDI指令或符號(hào)以及控制和協(xié)調(diào)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA)工作。
2、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器
聲音原本以模擬波形的形式出現(xiàn),必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式才能在計(jì)算機(jī)中使用。為實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,聲音卡含有把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器,使數(shù)據(jù)可存入磁盤(pán)中。
為了把聲音輸出信號(hào)送給喇叭或其他設(shè)備播出,聲卡必須使用D/A轉(zhuǎn)換器,把計(jì)算機(jī)中以數(shù)字形式表示的聲音轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)播出。
3、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)。
4、音樂(lè)合成器
音樂(lè)合成器負(fù)責(zé)將數(shù)字音頻波形數(shù)據(jù)或MIDI消息合成為聲音。
5、混音器
混音器可以將不同途徑,如話(huà)筒或線路輸入、CD輸入的聲音信號(hào)進(jìn)行混合。此外,混音器還為用戶(hù)提供軟件控制音量的功能。
四、聲卡工作原理
聲卡從話(huà)筒中獲取聲音模擬信號(hào),通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),將聲波振幅信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字信號(hào),存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。重放時(shí),這些數(shù)字信號(hào)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),以同樣的采樣速度還原為模擬波形,放大后送到揚(yáng)聲器發(fā)聲,這一技術(shù)稱(chēng)為脈沖編碼調(diào)制技術(shù)(PCM)。
無(wú)論是獨(dú)立聲卡,還是集成聲卡,其基本架構(gòu)和基本工作原理都是相似的,簡(jiǎn)單地說(shuō)包括輸入和輸出兩部分。
輸出:
CD或播放器軟件對(duì)音源解碼后,所得到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)總線通道輸入聲卡,主芯片對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理,最后通過(guò)DAC進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換,再最終通過(guò)插座接口輸出到耳機(jī)或音箱等播放設(shè)備成為我們聽(tīng)到的聲音。
對(duì)于聲卡的輸出功能,還有一種情況,就是數(shù)字輸出。聲卡的主芯片對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后,通過(guò)聲卡上的同軸輸出接口或光纖輸出接口進(jìn)行輸出,此時(shí)所輸出的信號(hào)仍為數(shù)字信號(hào),需要額外的解碼器對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼,轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),才能被播設(shè)備進(jìn)行播放?,F(xiàn)在市場(chǎng)上有部分獨(dú)立聲卡設(shè)計(jì)上比較極端,只帶有數(shù)字輸出接口,而無(wú)模擬輸出接口,消費(fèi)者選購(gòu)時(shí)應(yīng)注意。
輸入:
麥克風(fēng)接收外界聲音產(chǎn)生模擬信號(hào),模擬信號(hào)通過(guò)插座接口輸入聲卡進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換ADC,接著交由主芯片進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理,再由總線傳入系統(tǒng)。同樣相對(duì)于數(shù)字輸出,同樣也存在將ADC外置,進(jìn)行數(shù)字輸入的情況。
五、有聲卡和沒(méi)聲卡的區(qū)別
有無(wú)聲卡,一般是說(shuō)集成聲卡和獨(dú)立聲卡的區(qū)別。目前電腦都具備集成聲卡的。
從使用角度來(lái)說(shuō)區(qū)別主要在音效和功能上不同:
1、功能不同:集成聲卡主要側(cè)重于放音、播放音頻以及普通的語(yǔ)音聊天和錄制。獨(dú)立聲卡則提供了更多的輸入輸出以及芯片支持特效的處理等功能,專(zhuān)業(yè)聲卡支持ASIO,可實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)錄音。
2、音效不同:有些集成聲卡也具有內(nèi)置的一些音效,像禮堂、山谷、足球場(chǎng)、下水道等,但那些音效僅僅在監(jiān)聽(tīng)端輸出,無(wú)法內(nèi)放到網(wǎng)絡(luò)聊天室和系統(tǒng)錄音通道。因此這效果,也只能你自己能聽(tīng)到。錄音和網(wǎng)絡(luò)聊天室里的對(duì)方是聽(tīng)不到任何效果的。獨(dú)立聲卡,則可以實(shí)現(xiàn)效果同步,自己聽(tīng)到的效果,錄音能錄上,聊天室對(duì)方也能同步聽(tīng)到音效。這個(gè)區(qū)別主要在網(wǎng)絡(luò)k歌娛樂(lè)和個(gè)人錄音方面。
3、獨(dú)立聲卡有些對(duì)音頻的處理更提高了一個(gè)檔次,無(wú)論在模數(shù)轉(zhuǎn)換和解析方便,都要略高于集成聲卡,當(dāng)然,現(xiàn)在一些集成聲卡的播放能力也很不錯(cuò)了。這個(gè)區(qū)別在于對(duì)于一些播放設(shè)備的支持,比如有些聲卡支持spdif輸入輸出,LR輸入輸出等。
4、特定功能獨(dú)立聲卡的特出功能:有些聲卡是側(cè)重于游戲或者專(zhuān)業(yè)工作領(lǐng)域的。對(duì)于游戲特效的支持更豐富和全面。專(zhuān)業(yè)工作領(lǐng)域的獨(dú)立聲卡,則能提供更多的音頻解決方案。
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( 發(fā)表人:姚遠(yuǎn)香 )