集成声卡新规范——HD Audio
硬件周刊
其实在去年秋季举行的IDF2003上，Intel已经透露过研发代号为“Azalia”的下一代音频规范，虽然当时没引起太大的反响，但在今年的春季IDF2004上，“Azalia”的名字终于被确定为High Definition Audio(下文缩写成HD Audio，高保真音频)并正式提上日程，在搭配ICH6的下一代平台芯片组Alderwood/Grantsdale中推出。作为Intel与杜比(Dolby)公司合力推出的音频规范，HD Audio将为桌面电脑的音频效果带来什么样的变化呢？
一、什么是Azalia(HD Audio)
在Intel的技术白皮书上我们可以得知，HD Audio的制定是为了取代目前流行的AC'97音频规范。值得注意的是，Azalia(HD Audio)与AC'97有许多共通之处，某种程度上可以说是AC'97的增强版，但并不能向下兼容AC'97标准。它在AC'97的基础上提供了全新的连接总线，支持更高品质的音频以及更多的功能。与AC'97音频解决方案相类似，HD Audio同样是一种软硬混合的音频规范，将集成在ICH6芯片中(除去Codec部分)。
二、全新的连接总线
我们从图1就可以看出，集成在ICH6中的Azalia控制器将采用全新的Azalia Link(以往AC'97使用的是AC-Link)与外部的诸多Codec(数据信号转换解码器)相连，连接带宽提升到一个相当高的层次，仅仅单通道输入带宽就达到24MB/s，而AC-Link的总带宽仅仅为11.5MB/s，而且Azalia Link支持多通道的输入输出(由厂商根据需求自行使用相应的模式)。在ICH6中集成Azalia和AC'97两个控制器，以促进Azalia的普及速度。但值得注意的是，同一时间只能使用Azalia或AC'97其中的一种，并不能两者同时使用。
三、更强大的音频回放精度
由于可以提供更高的数据带宽，这意味着在单位时间内能传输更多的音频流信号，因此HD Audio内部音频编码精度提升至32bit、192kHz的采样率就完全可以理解了。什么是采样率呢？一般来说，把模拟音频转成数字音频就必须对音频信号的波形进行采样。采样的过程就是抽取某点的频率值，很明显，在一秒中内抽取的点越多，获取的频率信息就越丰富，转换后的音乐就越真实。为了复原波形，一次振动中，必须至少有2个点的采样，人耳能够感觉到的最高频率为20kHz，因此要满足人耳的听觉要求，则需要至少每秒进行40k次采样，用40kHz表达，这个40kHz就是采样率。44kHz采样率的声音就是要花费44000个数据来描述1秒钟声音的波形，192kHz则代表需要使用192000个数据来描述1秒钟的声音波形，原则上采样率越高，声音的质量越好。按照“采样率值×采样大小值×声道数=所需音频数据带宽”的公式计算，32bit、192kHz和双声道的音频数据带宽需求为192×32×2=12288Kbps=1536KB/s=1.5MB/s，可见更多声道的高音频数据带宽需求下，按照Azalia Link的理论带宽是完全能胜任的，这也是能提供多声道音频播放的前提。值得注意的是，通过转换后HD Audio输出的音频精度为192kHz、24bit，最多8声道。
四、多声道阵列麦克风音频输入
通过HD Audio我们可以使用多个麦克风(MIC)进行多声道录音，每个麦克风对应相应的声道，也就是说每一个麦克风只捕捉特定的音频流，最后进行整合，通过名为回声消除(Acoustic Echo Cancellation，AEC)的信号处理功能减少来自音源输入通道的回声等其他环境噪音，由此而来得到更高质量的话音输入质量，在录音方面得到更好的效果。
五、底层驱动程序的统一化
在阐述驱动程序的改进前，我们先来认识声卡的Codec芯片。无论是独立声卡还是整合型声卡，我们一般都能在PCB(声卡板面或者主板板面)上看到独立的Codec芯片，其中文解释为数据信号转换解码器，在数字模拟信号转换(DAC)和模拟数字信号转换(ADC)中充当主角。
由于音频信号在还没播放出来的时候都为数字信号，而我们的音箱、耳机等播放设备都只能使用模拟信号，因此使用Codec把数字音频信号转换成模拟信号是每块声卡必不可少的工作环节，一块性能良好的Codec能尽可能地把数字信号“翻译”成高精度的模拟信号，可以说，Codec的品质决定了声卡的音频播放和录音效果的优劣。而在一些高档独立声卡上，Codec往往只负责模拟数字转换(ADC)，而数字模拟转换(播放前的转换)则由专门的DAC芯片来完成，其品质比普通Codec所能达到的精度等级高很多，这也是高档独立声卡输出音质比一般整合型声卡好的主要原因之一。
好的驱动程序往往能让品质好的Codec发挥出更好的性能(这也是不少独立声卡不断更新驱动的原因)。以往的AC'97规范集成声卡由于不同厂商使用不同的Codec芯片，因此必须配备相应的驱动程序才能正常使用，也就是说某品牌主板上的AC'97驱动程序未必能在另外一个品牌上使用。而在HD Audio中，Intel引入了通用驱动程序的概念，Azalia的驱动包括两层：总线驱动(Bus Driver)和功能驱动(Function Drivers)，其中总线驱动将统一集成在Windows2000/XP、Windows Server 2003甚至是未来的Longhorn中，其功能是让软件能正式使用Azalia总线，集成在操作系统中能带来更好的稳定性；而功能驱动则是在我们安装了总线驱动的基础上，为了使用独立的Codec(如音频Codec、Modem Codec等)而必须独立安装的驱动程序，实现不同的功能，如DVD解码、多声道回放等功能的支持都必须通过功能驱动。
六、更完善的认证体系
由于HD Audio是Intel跟杜比公司合作的产物，因此其基于杜比公司的认证方式相当完善。在今年春季IDF2004上，杜比公司已经宣布进行环绕立体声技术的整合音频Codec使用认证以及“Dolby PC Logo”标志的授权使用，只有得到杜比整合音频Codec使用许可的开发商才可以设计和制造HD Audio解决方案的设备。其中Dolby PC Logo分为Dolby Sound Room、Dolby Home Theater、Dolby Master Studio三个等级，其区别如表2。
结语
作为Intel未来的主推规范，HD Audio是在一个强力臂膀中“呱呱坠地”。我们从AC'97的普及就可以知道，现在绝大部分用户都不会购买额外的独立声卡，因此取代AC'97规范的HD Audio能“强制”普及也是一个必然的事实；研发改进方面有杜比公司的强力支持，市场推广方面有Intel 的“铁腕”，相信在今年PC系统架构改革的大潮中，HD Audio凭其优良的性能、有力的“强制”推广，定能很快地取代AC'97规范的位置。不过这也对目前的独立声卡制造厂商(尤其是创新公司)造成不小的压力，毕竟独立声卡出货量再大也比不上主板。
在本次春季IDF2004上，英特尔台式机平台事业部副总裁兼市场营销与战略规划总监Kevin Corbett表示：“个人电脑是一种通用的数字媒体平台，在DVD音频、流媒体服务和家庭影院应用中将发挥越来越重要的作用。”