硬件出师表──声卡篇

整机外设

  在不会“说话”以前,电脑基本上是作为单纯的计算工具出现的,它总是出现于研究所、公司之间,给人一副冷冰冰的印象。不过,声卡将军的出现则标志着个人电脑时代的开始。电脑已经从单纯的计算工具逐步成为了家庭的娱乐中心,看电影、听MP3,没有声卡,再好的声音也出不来!

  一、声卡的诞生

  1.声卡将军的魔法兵器──D/A和A/D

  在声卡将军还没加盟硬件王国之前,电脑是不能发声的,为了将声音“送入”电脑,声卡通过手中一个名为“模数转换器”(A/D)的武器,用麦克风等设备将声音(模拟信号)输入A/D中,然后将声音转换成数字信号;当需要播放这段声音时,声卡将军再通过D/A(数模转换器)将数字信号还原为模拟信号,最后交给音箱那个“大嘴巴”大声地“喊”出来。

  2.声卡将军的魔法兵书──AC'97

  D/A是声卡的必备兵器,不过早期的D/A是由一块芯片组成的,由于工作时要在模拟与数字信号之间来回切换,导致效果较差。好在1996年6月,5家知名的软硬件公司送了一本名叫《AC’97》(AUDIO CODEC97)的兵书给声卡将军,在该兵书上就指明了如何改造D/A──将数字与模拟两部分分开,每个部分单独使用一块芯片。声卡将军按照兵书对D/A进行改造后,发现效果果然非同凡响,于是便将D/A中负责模拟信号的那块芯片称之为“Audio Codec”(多媒体数字信号编解码器),而主芯片(数字部分)则称之为“Digital Control”(数字控制芯片)。从此,声卡将军屡立战功,成了硬件界有名的“能说会道”之才。

  二、热热闹闹三大家

  经过多年的发展,如今的声卡家族形成了“板卡式”、“集成式”和“外置式”三大派系。

  1.中坚主力──板卡式声卡

  板卡式声卡是声卡家族中的中坚力量。从外观上来看,板卡式声卡与其他板卡差不多(图1)。

  (1)音频处理主芯片

  板卡式声卡的武器仍然是老祖宗传下来的“双芯片”D/A,身上所佩带的那块最大的芯片就是“Digital Control”。作为核心处理芯片,“Digital Control”需完成大部分的作战任务,如WAV回放、MIDI合成、音效处理等,声卡的武功高低基本上都取决于它。

  (2)Audio Codec芯片

  Audio Codec芯片也被称为“混音芯片”,一般是一块48pin或者64pin的小芯片。虽然它不太起眼,但它肩负着采样编解码工作,所以Audio Codec芯片的处理能力和信噪比对最终的声音输出品质有很大的影响(图2)。

  (3)CD IN/TAD IN/AUX IN接口

  这三个接口是声卡与其他多媒体配件合作的通道,其中“CD IN”是用来连接光驱的。使用一根音频连接线(买光驱时附送)将光驱的模拟音频输出口与声卡上的这个“CD IN”连通后,用户可以直接通过光驱来播放CD;“TAD IN”是电话自动应答设备接口,将它与Modem相连,再配以相应的软件,电脑就具备电话自动应答功能了;“AUX IN”接口一般使用较少,它是用来连接内置音频源的,如MPEG解码卡、电视卡等设备。

  阿King提示:在Win98中用系统自带的“CD播放机”来播放CD时,如果没有将光驱音频线插在声卡的“CD IN”口中,则会出现没有声音的情况。

  (4)SPDIF接口

  SPDIF接口是近几年才流行的接口,它可以实现数字音频的输入与输出,能显著提高音频播放的质量。SPDIF也有多种形式,目前最常见的是一种叫做“CD SPDIF”的接口,其外观像一个两针插座(图3)。“CD SPDIF”的作用是这样的:CD是数字音乐光盘,以往通过光驱播放CD时,信号是经光驱内部的D/A完成数模转换的,由于光驱采用的D/A芯片质量不高,使得转换后的信号失真很大。而通过这个两针的接口,CD信号就可直接以数字形式传输到声卡上,最后由声卡来完成数模转换,如此一来,CD播放的音质大幅度提升了。

  阿King提示:SPDIF有多种形式,除了“CD SPDIF”外,常见的还有同轴输出和光纤输出两种接口形式,其实它们可传输的信号是相同的,只不过是载体不同,接口和连线外观也有差异(图4)。

  (5)输入/输出接口

  与音箱、麦克风合作是声卡的本职工作,因此所有的板卡式声卡都将与这类设备连接的接口安排在最显眼的地方(图5)。

  后置输出(REAR OUT):四声道声卡专有,用于连接环绕音箱。

  线性输入(LINE IN):此接口用来输入音频设备的模拟信号,从而达到录音的目的,比如可以将普通磁带中的音乐通过录音机输出,然后通过这个接口输入电脑进行录音,如此录音的效果要好于用麦克风直接录制。

  麦克风输入(MIC IN):连接麦克风,实现声音输入、外部录音功能。

  线性输出(LINE OUT):连接多媒体有源音箱,实现声音的输出。

  中置/重低音&6声道SPDIF输出接口(Analog/Digital Out):将军级别的声卡才具备的接口,可以通过该接口输出中置/重低音信号,或者输出5.1声道的数字信号。

  游戏摇杆/MIDI接口(Joystick/ MIDI):该接口主要用来连接游戏操纵杆、游戏手柄、方向盘等外接游戏控制器,同时也可用来连接MIDI键盘及电子琴等电子乐器上的MIDI接口,实现MIDI音乐信号的直接传输。

  阿King提示:不同类型的声卡其输入输出接口的排列方式是不一样的。例如麦克风输入接口一般用红色,线路输出一般用绿色,线路输入一般用蓝色。

  2.后起新秀──集成式声卡

  虽然板卡式声卡作战能力不错,可它们对后勤的要求也太高了。针对这种情况,声卡家族便出现了“集成式声卡”这个派系。早期的集成式声卡由于没有经验,在战场上吃了点亏,于是很多人认为该部落是一个没有前途的家族,还冠以“垃圾声卡”的恶名,事实真的如此吗?

  确切地说,集成式家族也分成“集成式软声卡”与“集成式硬声卡”两大派。

  (1)集成式软声卡

  集成式软声卡是集成式声卡家族中成员最多的,它们与板卡式声卡的最大区别除了外观之外,主要区别在于:集成式软声卡的兵器没有“Digital Control芯片”,只有一块“Audio Codec”芯片。除了信号采样编码由自带的“Audio Codec”芯片完成外,各种声音处理的任务都靠它与CPU的交情,由CPU来帮助它完成。

  如今,随着技术的提高及经验的积累,集成式软声卡的作战能力已经大大提高,但对CPU的依赖也少了许多,因此,大多数情况,集成式软声卡都能轻松应付。

  (2)集成式硬声卡

  集成式硬声卡是集成式声卡中的另类──它的兵器与板卡式声卡一样,“Digital Control芯片”和“Audio Codec”都有,不过都集成在主板上。它们的作战能力还是很好的,而且它们对“物质”(即CPU资源)的要求也比较低(图6)。

  对于集成式声卡而言,必备的输入输出接口一般都放在主板身上(图7),如果实在放不下了,就只好再提供一个扩展子卡了。

  3.新新人类──外置式声卡

  相对于前面两个家族,外置声卡还是声卡中的新人,目前也只出现在一些特殊的场合上。外置式声卡与别人不同,它是通过USB接口来与主板相连的,由于技术上的原因,目前外置式声卡对“物质”的要求还太高,一般的人根本不要去打它的主意。

  三、文治武功

  1.采样位数

  采样位数可理解为声卡对声音信号的理解能力──位数越大,则声卡的作战能力越强,其处理的声音也就越真实。

  阿King提示:由于电脑中的声音文件都是数字信息,也就是“0”与“1”的组合,而声卡的位指的就是声卡在采集与播放声音文件所使用数字信号的二进制的位数,该值反映了数字声音信号对输入的模拟信号描述的准确程度。目前市场上主流声卡的采样位数都为16位,即2的16次方,当然,16位的采样精度已经能满足我们的需要了。

  2.采样频率

  采样频率是指声卡在一秒钟内对声音信号的采样次数,频率越高则声音越真实。目前主流声卡的采样频率一般分为22.05kHz、44.1kHz、48kHz三个等级,22.05kHz只能达到FM广播的声音品质,44.1kHz则是理论上的CD音质界限,48kHz则更加精确一些。

  3.双声道/四声道/5.1声道声卡

  按照输出声道数分类的话,声卡一般可以分为双声道声卡、四声道声卡、5.1声道声卡,很多人会误会2.1音箱使用的声卡是2.1声道,4.1声道音箱使用的声卡是4.1声道的,这是完全错误的。其实对于声卡而言并没有2.1和4.1输出的概念。因为所有“X.1”音箱中的“X.1”超低音声道是从各个声道中提取低频部分的信号输出的。因此支持四声道的声卡即可满足4.1音箱的需要。不过5.1声卡则是一个例外,它确确实实有独立的“X.1”声道,不过我们通常将这类声卡称为“六声道”声卡。

  在消费者购买电脑的过程中,声卡的选择似乎已经被许多消费者淡忘了,毕竟大多数消费者选择了板载的声卡,能用就行,够用就好。不过,阿King相信随着电脑在家庭娱乐中的地位越来越重要,选择一块好的声卡将会得到更多朋友的重视。下期我们将介绍声卡将军的好兄弟──音箱。