說到聲卡,應(yīng)該90后的朋友大多都不會有深入的了解,也許概念就只停留在知道它是讓電腦發(fā)出聲音的一個(gè)部分,這也得益于科技的發(fā)展讓曾經(jīng)的龐然大物,現(xiàn)在變成一塊小小的芯片和幾顆元件就集成在電腦主板上。
可是你知道聲卡是怎么工作的嗎?哈哈,那就開始上課了!
1、簡介
在聲卡出現(xiàn)之前,PC被限制為只能靠在主板上微小的揚(yáng)聲器發(fā)出“beeps”的聲音。 從90年代開始,聲卡出現(xiàn)在多媒體電腦上,并且指引計(jì)算機(jī)進(jìn)入到全新的游戲時(shí)代。
2、剖析聲卡的結(jié)構(gòu)
典型的聲卡由以下的組件組成:
●一個(gè)數(shù)字信號處理器(DSP),負(fù)責(zé)大部分的運(yùn)算
●一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),負(fù)責(zé)把音頻輸出電腦
●一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),負(fù)責(zé)把音頻輸入電腦
●只讀存儲器(ROM)或者Flash 存儲器,用于儲存數(shù)據(jù)
●音樂設(shè)備數(shù)字接口(MIDI),用于連接外部的音頻設(shè)備(對于大部分聲卡而言,游戲端口也可以用于連接外部的MIDI適配器)
●用于連接揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的插口,還有線性輸入(line in)和線性輸出(line out)
曾經(jīng)流行的聲卡通常被插到周邊組件互連(PCI)插槽上,而比較舊或者廉價(jià)的聲卡則使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)(ISA)總線 。而今天很多電腦都把聲卡作為芯片整合到了主板上面(大多數(shù)都是小公蟹LOGO了),這樣就釋放出了插槽用于其它的組件。
現(xiàn)在很多不同制造商生產(chǎn)的不同品牌聲卡都使用了相同的芯片,而最基本的芯片都來自第三方的銷售商;為了使產(chǎn)品區(qū)分開來,聲卡制造商會對其加入不同的功能,還有捆綁各樣不同的軟件。
3、聲卡可以連接的設(shè)備
耳機(jī)、擴(kuò)音機(jī)/揚(yáng)聲器、模擬的輸入源、麥克風(fēng)、收音機(jī)、卡帶機(jī)、CD 播放器、數(shù)字輸入源、數(shù)字 錄音磁帶(DAT)、CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器、模擬輸出設(shè)備 - 卡帶機(jī)、數(shù)字輸出設(shè)備、數(shù)字 錄音磁帶(DAT)
一些最高端的專業(yè)聲卡已經(jīng)可以通過擴(kuò)展配件支持8聲道乃至16聲道的揚(yáng)聲器和支持?jǐn)?shù)字接口。對于高保真音頻的愛好者,現(xiàn)在還有新一代的數(shù)字聲卡。數(shù)字聲卡對于需要數(shù)字處理 的應(yīng)用來說非常實(shí)用,例如CD-R和DAT。
該類型聲卡可以一直保持?jǐn)?shù)字的信號,而不經(jīng)過任何的數(shù)模轉(zhuǎn)換,因此可以有效地減少“代損失”。數(shù)字聲卡規(guī)定了數(shù)字聲音的輸出和輸入,因此你可以從DAT,DVD或者CD直接讀取數(shù)據(jù)并存儲在硬盤上。
4、迷人的波表
通常,聲卡能夠完成四件事情:
●播放預(yù)先錄制好的音樂(例如WAV 或者M(jìn)P3),游戲或者好萊塢大片
●以廣泛的媒體格式從外部的音源(麥克風(fēng)或者卡帶播放器)記錄音頻
●合成聲音
●處理現(xiàn)成的聲音
DAC和ADC提供了方法處理聲卡音頻的輸入和輸出,而DSP則檢查整個(gè)過程。DSP還可以捕獲聲音的任何變化,例如回音或者反射 ;此外因?yàn)镈SP主要集中音頻的處理,電腦的主處理器可以空閑出來做其它的任務(wù)。
早期的聲卡使用FM合成來產(chǎn)生聲音。FM合成以不同的頻率來捕獲音調(diào),然后把它們合成為接近的聲音,例如喇叭產(chǎn)生的號聲。FM技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤f到聲音的真實(shí)來說,它比不上波表合成。
波表合成通過對真實(shí)的音樂設(shè)備 產(chǎn)生的聲音進(jìn)行采樣,該樣本接著會以非常高的精確度進(jìn)行循環(huán)的播放和重新產(chǎn)生聲音。波表合成事實(shí)上已經(jīng)成為大部分聲音的標(biāo)準(zhǔn),但一些廉價(jià)品牌的聲卡仍舊還在使用FM合成。其中還有些聲卡提供不同的類型。
很多成熟的聲卡還提供對MIDI設(shè)備的支持;你可以使用音樂程序,把MIDI設(shè)備的音樂設(shè)備連接在聲卡上(例如電子鍵盤),這樣在你播放的過程中可以在電腦屏幕上看見音樂樂譜的變化。
5、聲音的產(chǎn)生
現(xiàn)在我們假設(shè)你正在使用麥克風(fēng),并且聲音輸出在揚(yáng)聲器上。聲卡通過麥克風(fēng)(數(shù)據(jù)輸入)以WAV的格式創(chuàng)建聲音文件,轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)成為文件,并記錄在硬盤上的過程如下:
●聲卡從麥克風(fēng)插孔接收連續(xù)、模擬的波型信號輸入,該模擬信號具有不同的頻率和振幅
●電腦的軟件選擇那些有用輸入的信號,這主要根據(jù)是否麥克風(fēng)輸入的聲音是否是需要的
●混合過程,模擬波形的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理,以1和0的形式把信號記錄起來--產(chǎn)生二進(jìn)制(數(shù)字)的輸出
●從ADC產(chǎn)生的數(shù)字輸出流進(jìn)DSP,DSP通過存儲在聲卡其它芯片上的指令對其進(jìn)行再編程;DSP的功能之一是對現(xiàn)有的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,以節(jié)省空間。在該任務(wù)的進(jìn)行過程中,DSP可以允許電腦的主處理器執(zhí)行其它的任務(wù)。
●DSP輸出的數(shù)據(jù)通過聲卡的連接被輸送到電腦的數(shù)據(jù)總線(或者從聲音芯片到主板的數(shù)據(jù)總線之間流動(dòng): 這主要是集成聲卡)。
●數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被電腦的主處理器進(jìn)行處理,然后發(fā)送到硬盤控制器,接著它以WAV文件的形式記錄在硬盤上。
在聽已經(jīng)預(yù)先記錄好的WAV文件時(shí),該處理過程只是簡單的反轉(zhuǎn):
●數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從硬盤讀取出來,然后通過中心處理器(CPU)的處理
●CPU把數(shù)據(jù)發(fā)送到聲卡的DSP
●DSP解壓縮數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)
●從DSP解壓縮的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流被數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理,通過耳機(jī)或者揚(yáng)聲器產(chǎn)生模擬的信號。
5、專業(yè)領(lǐng)域的獨(dú)立聲卡
對一些專業(yè)人群而言,例如電競職業(yè)選手、錄音師、混音師、作曲人、等等,顯然電腦主板上的集成聲卡性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,而這時(shí)候他們就會選擇有針對性的獨(dú)立聲卡及其擴(kuò)展附件以滿足需求。
當(dāng)然,如果你僅僅只是要求音質(zhì)出眾的HIFI燒友,集成聲卡顯然也不是你的菜,因?yàn)槟侵荒苈爞€(gè)響,而市面也有很多價(jià)格便宜專為音質(zhì)而制作的獨(dú)立音頻聲卡是不錯(cuò)的選擇。
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原文標(biāo)題:數(shù)字音樂的起源——聊聊存在感減弱的電腦聲卡
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