聲卡

聲卡是負責錄音、播音和聲音合成的一種多媒體板卡。其功能包括：

錄制、編輯和播放數字音頻文件

控制和混合各聲源的音量

記錄和回放時進行壓縮和解壓縮

語音合成技術(朗讀文本)

具有MIDI接口(樂器數字接口)

聲卡的芯片類型：

CODEC芯片(依賴CPU，價格便宜)

數字信號處理器DSP(不依賴CPU)

聲音數字化流程

模擬信號到數字信號的過程：

模擬信號--->采樣--->量化--->編碼--->數字信號

聲音數字化三要素

采用頻率：每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數。采樣頻率越高，聲音質量越好，數據量也越大。常用的采樣頻率有11.025KHz，22.05KHz，44.1KHz，48KHz，96KHz等。

量化位數：每個采樣點用多少二進制位表示數據范圍。量化位數也叫采樣位數。量化位數越多，音質越好，數據量也越大。常用的采樣位數有8位，16位，24位，32位等。

聲道數：使用聲道的個數。立體聲比單聲道的表現力豐富，但是數據量翻倍。常用的聲道數有單聲道，立體聲（左聲道和右聲道）。

Codec作用

對PCM或I2S等信號進行D/A轉換，把數字的音頻信號轉換為模擬信號

對Mic、Linein或者其他輸入源的模擬信號進行A/D轉換，把模擬的聲音信號轉變CPU能夠處理的數字信號

對音頻通路進行控制，比如播放音樂，收聽調頻收音機，又或者接聽電話時，音頻信號在codec內的流通路線是不一樣的

對音頻信號做出相應的處理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等

基本概念

LineIn

LineIn端口只能輸入音頻信號，芯片內部沒有放大器，因此不能連接麥克風，只能輸入來自其他設備的音頻信號。該端口主要用于連接電吉他、電子琴、合成器、拾音器等外界設備的音頻信號輸出的錄音，這些設備本身輸出功率就比較大，因此需要連接到LineIn端口錄音。

Mic

Mic端口用來連接麥克風，芯片內部有放大器，可以對來自麥克風的信號進行放大。這個端口和LineIn的區別在于它有前置放大器，換言之麥克風本身輸出功率小，因此必須要有一個外部的放大設備來放大音頻信號。

LineOut

LineOut是音頻信號輸出，此信號未經放大器放大，所以功率小，驅動能力弱，只能輸出到其他的音頻接收設備，不能直接接到耳機、揚聲器。對于一些阻抗高的耳機，其驅動能力要求低，LineOut信號直接連接后也能發聲，只不過聲音很小。

Speaker

Speaker就是喇叭輸出，可以直接接到無源音箱，功率輸出較大。

Headphone

headphone就是我們平時看到的耳機孔輸出，headphone接口輸出的內部存在功放，因此可以直接驅動耳機。

硬件接口

(1)I2S

I2S速度快，專門用于傳音樂。從SoC往Codec傳音樂數據，一般使用I2S。包含主時鐘(MCLK)、串行時鐘(SCLK)、幀時鐘(LRCK)、數據信號(SD)。

接口定義：

MCLK: 主時鐘，這個信號其實不屬于I2S的接口定義。所以I2S一般認為只有3根信號線。

SCLK: 串行時鐘，也叫位時鐘（BCLK），對應數字音頻的每一位數據的時鐘。SCLK的頻率=2 * 采樣頻率 * 采樣位深。

LRCK(WS): 幀時鐘，左右聲道選擇信號。

SD: 串行數據，用來傳輸音頻數據

頻率計算:

假設聲音的采樣頻率為 44.1kHz，即幀時鐘(LRCK)的頻率必須也為 44.1 kHz；左/右2個聲道的量化深度均為16bit，則I2S的SCLK的頻率為：44.1kHz×16×2＝1.4112MHz。MCLK時鐘頻率一般為256LRCK = 25644.1kHz =11.2896MHz。

提示：上面的I2S是半雙工的，但隨著I2S的發展，有全雙工的接口(SD_IN, SD_OUT)，甚至多通道的接口。

(2)PCM

PCM接口主要用來傳語音。它通常用于AP處理器和通信MODEM之間傳輸語音數據（就是雙向打電話的數據）。

接口定義:

PCM_CLK: 數據時鐘信號

PCM_SYNC: 幀同步時鐘信號

PCM_IN: 接收數據信號

PCM_OUT: 發送數據信號

(3)PDM

PDM，只有2根線，它的編碼方式和I2S不同。很多數字麥克風使用PDM接口，它有數據和時鐘兩根線。PDM接口和I2S最大的區別是編碼方式不同。

接口定義:

PDM_CLK: 時鐘信號。

PDM_DATA: 數據信號。

名詞解析

PCM: 脈沖編碼調制， 把聲音從模擬轉換成數字信號的一種技術

TDM: Time Division Multiplexing，時分復用

DAI: Digital Audio Interfaces 數字音頻接口

ALSA: Advanced Linux Sound Architecture 高級Linux音頻架構

ASoC: ALSA System on Chip

DAPM: Dynamic Audio Power Management 動態音頻電源管理

Mixer: 混合器

HIFI: High-Fidelity 高保真

DPCM: 差分脈沖編碼調制

JACK: 耳機的接口檢測

Headphone: 耳機

Micphone: 麥克風

Headset: (耳麥)帶有麥克風的耳機 headphone + micphone

審核編輯：湯梓紅