声卡
声卡的基本原理
最早出现在Apple机上，PC上的声卡最初是由英国的ADLIB AUDIO公司在1984年推出。
20世纪80年代后期新加坡(Creative创新)公司开始推出Sound Blaster声卡(声霸卡)。
声卡的主要功能：处理声音信号并把传输音箱或耳机,然后我们才能听到声音。
声卡的主要组成：声音处理芯片(组)、功率放大芯片、ＣＤ音频连接器（接口）、输入输出端口等。
１．声音处理芯片
－－声卡的数字信号处理芯片（Digital Signal Processor，DSP），一般在声卡的四边都有引线、面积最大的的集成芯片，它是核心部件。上面有商标、芯片型号、生产日期、编号、生产厂商等要信息。
作用：
①进行整个音频电路的工作控制
②对数字音频信号进行特殊效果的运算处理
③MIDI的合成和MIDI接口的控制
④音源资料压缩的功能
⑤混音功能
有些声卡上还带有功率放大芯片、波表合成芯片、混音处理芯片、音色库芯片等。
生产厂商：Creative、VIA、Realtek、骅讯电子(C-Media)等公司。
声间处理芯片有：YMF、ALS、ALC、CMI等(创新科技处于领先地位)。
2.CODEC(数字音频编码解码器)芯片
作用：是将主芯片输出的数字信号转化为可以输出的模拟音频信号，因为只有模拟信号才能输入功放，去推动音箱。 也负责声卡输入的模拟音频信号转换为数字信号输入主芯片以及信号混音。
3.晶振
作用：向声卡主芯片产生时钟频率。
晶振的工作原理：是通过加电压在晶振内部的石英晶体上，就产生了高频振动信号，再通过相应的锁相环电路，就可以输出主芯片工作所需的标准频率。
4.功率放大芯片
从CODEC出来的信号其功率很小，不能驱动无源音箱或耳机。
功率放大芯片作用：将声卡芯片输出的声音信号放大，以使其能够直接推动无源扬声器发声。
5.音色库(波表缓存)
是在高档声卡上用于存放各种声音的样本的一块存储器。与内存相似，只有2MB、4MB、更好的8MB。
6.外围元件
除集成电路之外的电阻,电容器等.
7.CD音频接口(CD IN)
位于声卡中上部,通常是3针或4针的小插座,与CD-ROM的相应端口连接实现CD音频的直接播放.
8.辅助音频输入口(AUX IN)
负责指来自电视卡\DVD解压卡\MPEG编/解码卡等设备的声音信号输入声卡.
9.电话自动应答设备接口(TAD)
与MODEM卡上的相应端口相连接,配合软件件可使微机具备电知自动应答功能.
10.金手指
一般称声卡插入到计算机上的那一端为金手指,它是声卡与计算机互相交换信息的"桥梁"
一般分为:ISA声卡和PCI声卡.
11.输入输出端口
通常是“Speaker Out”、“Line Out”、“Line in”、“Mic IN”
“Speaker Out”和“Line Out”----输出到扬声器和耳机。
“Line IN”端口----连接音响设备(解压卡、CD、功放、彩电等)的“Line Out”
“Mic In”端口----连接麦克风(话筒)，可实现声音录入和识别。
12.数字音频接口(S/PDIF)
是Sony公司和Philips公司联合制定的高品质数字音频接口.其连接线缆采用两针轴圆形线。一般在数字音响设备、MD播放机、MP3播放机都会有数字输出的端子。
数字传输技术：可以避免模拟连接所带来的额外信号、减少噪声，并且可减小模数，数模转换和电压不稳定引起的信号损失。
用处:是接收来自光驱的数字音频信号，最大限度减少声音的失真。
13.MIDI及游戏摇杆接口
可配接游戏摇杆，模拟方向盘，也可连接电子乐器上的MIDI接口，实现MIDI音乐信号的直接输入。
声卡的工作原理
1.输出
由PCI总线通过系统音频接口传来的音频信号首先输入到主芯片，主芯片对它们进行音频运算处理产生可输出的数字音频信号,信号则通过线路输出到CODEC。
CODEC将信号马上时行数字解码,转化为音频模拟信号,然后根据Direct Sound开启的音频端口选择哪些信号混合输出,混合后的模拟音频信号因为太过微弱,所以马上输出到运放电路进行电压放大,将其到可以满足功率放大电路的输入要求的水平.
2.输入
当一个音源输入后,会先经过滤器和CODEC做预先的取样、模拟转数字的变换,再由数字信号处理芯片(DSP)负责将此音源做各种处理,其中可能包括由FM芯片产生合成音效,或是到波表取出音源,还可以通过总线接口芯片存取光驱或硬盘中的音效文件。
声卡的技术指标
1.采样位数
采样--是声卡处理声音的精度。这个数值越大,精度就越高,录制和回放的声音就越真实。
声卡的位---是指声卡在采集和播放声音文件时所用数字声音信号的二进制位数。
8位=256,16位=64K
2.采样频率
是指录音设备在一秒内对声音信号的采样次数。采样频率越高,声音的还原就越真实、越自然。
采样频率一般有22.05KHz,44.1KHz,48KHz
3.信噪比(S/N)
用来度量声音信号的品质.它是在音频线路口某一个参考点播放的功率与没有信号时原有噪声功率的比值,单位是dB。
信噪比的数值越高就代表噪声越小，目前一般声卡的信噪比应在85-95dB之间。
4.MIDI(Musical Instrument Digital Interface,乐器数字化接口)
MIDI接口----是一种用于计算机与电子乐器之间进行交换的通信标准。
MIDI文件----以*.mid为扩展名,记录了用于合成MIDI音乐的各种控制指令,包括发声乐器\所用通道\音量大小等。
MIDI文件回放需要通过声卡的MIDI合成器合成为不同的声音,合成方法有FM(调频)和Wave Table(波表)两种。
FM合成---是通过振荡器产生的正弦波，然后再叠加各种乐器的波形。
波表合成----通过声卡的ROM或RAM的波表中的真实声音样本进行回放。
5.复音数
是指MIDI在回放一秒内发出的最大声音的数目.复音数越大,播放MIDI时所能听到声音就越多,音乐也就越细腻。
6.数模转换
(1)模拟转数字(Analog to Digital Convent,ADC)
输入的模拟音源经过ADC后转换成一系列的不连续数字信号.(也称取样)
(2)数字转模拟(Digital to Analog Convent,DAC)
将不连续数字信号转换成为连续性的模拟声音。
所输出的声音与原始的音源已经有所差别(称为失真)
声卡的分类
按声卡是否为单独一块扩展卡可分为:扩展卡型声卡和板载声卡。
1.扩展卡型声卡
(1)PCI声卡
传输率为132Mbit/s,多个音频的合成,3D环绕音效处理。
(2)ISA声卡
输率为8Mbit/s,占用大量的CPU资源进行信号处理(20%)。
(3)USB声卡
通过usb接口与计算机交换声音信号,便于安装,成本较高。
2.板载声卡
主要分为两类:板载硬声卡和板载软声卡
(1)板载硬声卡
是把扩展型的声卡的全部电路和元件集成在主板上。主板有焊接有声音处理芯片(DSP),CODEC和晶振.
板载硬声卡所用的DSP芯片有:CMI8738,CT5880,YMF744等。
(2)板载软声卡
是在主板南桥集成了音频控制器电路,从而只需在主板上PCB上布置CODEC芯片,晶振和滤波电路,再利用CPU进行DSP运算。一般通过主板上PCB上的CODEC芯片来衡量板载软声卡的音质,常见的CODEC芯片有:
1/Analog Device公司的AD系列CODEC
2/Realtek公司ALC系列CODEC
3/C-media公司的CMI系列CODEC
4/Advance Logic公司的ALS系列CODEC
5/VIA公司的VT系列CODEC
AC'97规范
1.AC'97的制订
1996年6月，5家PC领域中有名的硬件公司共同提出了一种全新思路的芯片级PC音源结构。 这就是AC'97标准(AUDIO CODEC 97)
AC'97目的:规范各行的声卡设计，提供一种规范、廉价、高品质的系统声音方案。
2.AC'97的内容
AC'97的核心是三个概念:
(1)DSP芯片与CODEC芯片分离,模拟与数字电路完全分离.
(2)固定采样率,其他采样率需要进行SRC转换(即Source,源)
(3)使用标准引脚的CODEC芯片
AC'97规范的主要目的:
(1)实现数模电路分离,保证音频质量.
(2)使声卡电路标准化,提高音频兼容性.
3.AC'97软声卡详解
常"XX南桥芯片整合了AC'97软声卡"表示的是,南桥芯片整合去的只有其中的音频控制器部分,这部分电路与处理音频数据无关,只是负担数据传输,电路控制等功能。
