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[声卡] 声卡发展历史

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发表于 2006-11-18 23:11:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
声卡发展历史
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世界上第一块声卡叫做ADLIB魔奇音效卡,于1984年诞生于英国的ADLIB AUDIO公司。可以说ADLIB公司是名副其实的“声卡之父”。当然,那时的技术还很落后,在性能上存在着许多不足之处,就拿这块声卡来说,它是单声道的,而且音质现在看来简直是烂到极点,但无疑它的诞生,开创了电脑音频技术的先河    。
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真正把声卡带入个人电脑领域的,是由新加坡创新公司董事长沈望傅先生发明的Sound Blaster“声霸卡”。这只声卡在当时引起了一场轰动。有的人认为,这是一个很好的开端,因为PC终于可以“说话”了,并联想到将来多媒体PC的模样。但另有一些人却认为,这只是一场闹剧(因为当时的声卡根本不能够发出很真实的声音)。但是,10年过后,正如前者所预料的,多媒体PC成了现今的标准,每个人都能利用自己的PC来听CD、玩有声游戏、通过手机等网络电话来交谈,几乎每一样事情都和PC音频发生关系,也就有了缤纷多彩的多媒体世界   。( P1 B) I4 U, m* \3 g$ m$ k$ y
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8 m$ ?2 a5 c4 N0 `' N- Z, i- d
9 W# y+ C8 V$ ^就在人们对PC音频满怀疑虑的时候,第一张“真正”的声卡出现了,它就是著名的Sound blaster 16,这块卡之所以名为16,是因为它拥有16位的复音数(是指在回放MIDI时由声卡模拟出所能同时模拟发声的乐器数目),该声卡能较为完美地合成音频效果,具有划时代的意义,我们终于能把烦人的PC喇叭给拆掉了 。
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第二次重大变革是Sound blaster 64 Gold,这是第一只让人发出惊叹的声卡,采用了EMU8000音频芯片的SB 64 Gold无论是其价格还是性能都让人大吃一惊,原来声卡也可以卖那么贵啊?原来声卡发出的声音也能如此动听!Emu8000芯片破天荒地支持64位复音数(32个是硬件执行,另外32个由Creative开发的软件生成),镀金的接线端子,120db的动态范围,96db的信噪比,相信音质比那时的一些国产CD机还要好!一切都是为了获得最高质量的音响效果而定做的。当然,现在看来,该声卡的缺点还是明显的,一是使用了ISA总线,限制了PC音频系统的发挥,只能实现虚拟的3D音频技术,而且在播放中,由于使用了低带宽的ISA总线,因此在信噪比和保真度方面还有一定的问题;另外就是必须采用板载的“声存”(用来存放音色库的内存),而且这些声卡的内存异常昂贵(其实也不就是普通的DRAM嘛),原来只带了4MB,为了能获得更好的合成效果,许多专业的MIDI制作人士还是掏钱加上了更多的声存,以存放更好效果的音色库。通过这样的结合,Sound blaster 64 Gold能回放出很悦耳的合成音乐,一度令许多电脑MIDI发烧友为之兴奋    。
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$ S* g% f, \' g: @" n在这两个发展阶段里,Creative成了老大哥,其他的声卡产品相比起它来就像是绿叶和红花的关系,越发衬托出Sound blaster的伟大。当然,在其他的声卡中也出了几个精品,像Ess logic的ESS688F,Topstar的Als007等,它们都是以极为低廉的价格提供了与Sound blaster 16相近的性能,当年很多兼容机装的都是这两种声卡。在声卡的发展历史上,有代表性的作品几乎都是Creative(创新)公司的产品,由此我们也看出该公司在这方面的领导作用。Creative在声卡界的地位就和CPU界的Intel以及软件业的Microsoft一样,是行业中的标准   。
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! ]+ O% O" y$ l对3D音效的渴求促使了第三次声卡大变革,Soundblaster 64 Gold率先支持了模拟3D音效,但同时由于ISA总线带宽太窄了,限制了声卡的再度发展,因此PCI声卡是注定要诞生的。第一只PCI声卡是S3的Sonics Vibes,它拥有一个32位复音的波表生成器,支持Microsoft Direct Sound和Direct Music加速。并且附带了SRS 3D音效和Infinipatch downloadable音色库下载标准。同时,它也带来了与DOS环境的极不兼容(那时还有相当一部分人使用DOS操作系统),音频回放时的爆音,回放MIDI时的噪音和相对拙劣的回放效果,这使得PCI声卡产品成为了一种让人们产生争议的产品   。
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但随着Sound blaster推出了另一个划时代的巨作Sound blaster Live,之后(在此之前发布的PCI64、128等声卡是收购了Ensoniq公司后采用它们开发的芯片制作的),人们对PCI声卡的优越性也深信不疑了(看看那个价钱,你当然要相信它是好东西了)。由于采用了PCI总线结构,声卡与系统的连接有了更大的带宽,一些在ISA声卡上没有能力实现的效果,如使用Downloadable(能够下载)的音色库,更为逼真的3D音效,更好的音质和信噪比等,都把PC音频推向了另一个高峰。在这里,我们要留意,PC音频更新的周期没有CPU和显示卡那么快,它只是一个循序渐进的过程,真的不够用了,才会出现和研发它的改进或替代产品,所以说,投资一个好的PC音频系统是非常值得的,起码不会迅速地被淘汰  。
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# D+ z& _7 M7 Y3 K/ I. `
9 m7 C. n( ?6 ]' T) b% [0 w# w- `1 b, c% V5 O
当今PC音频的进一步发展变化将主要体现在以下4个方面:ISA声卡向PCI声卡过渡;更为逼真的回放效果;高质量的3D音效;转向USB音频设备  。
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声卡组成
6 j9 y3 d8 u- S, q
) Y5 f/ _1 I: W( M7 @( f; R$ L数字信号处理芯片
% m- f8 S$ A% H- n( Y" C, E% ^: l/ }* v6 w: g7 q. R
数字信号处理芯片可以完成各种信号的记录和播放任务,还可以完成许多处理工作,如音频压缩与解压缩运算、改变采样频率、解释MIDI指令或符号以及控制和协调直接存储器访问(DMA)工作  。
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A/D和D/A转换器
. z; n% f; \, m! I3 p& P) q5 j, {+ @! g
声音原本以模拟波形的形式出现,必须转换成数字形式才能在计算机中使用。为实现这种转换,声音卡含有把模拟信号转成数字信号的A/D转换器,使数据可存入磁盘中  。9 }5 f( Y$ N! s1 [; ?! h& J
: {7 s% ]* {2 m9 ]; L4 l
为了把声音输出信号送给喇叭或其他设备播出,声卡必须使用D/A转换器,把计算机中以数字形式表示的声音转变成模拟信号播出  。3 w' Y( y6 E: C+ G5 k

2 s% r& O* Q0 N7 t' z) f* l- B. Q总线接口芯片! h; I# L0 D8 Q4 k6 ^3 N
9 {8 B" g; V8 P
总线接口芯片在声卡与系统总线之间传输命令与数据  。
! h, t: Q9 Y. P+ b% z! ], ~: C6 ?; q
$ X  H% ^! R/ q  S' n) L音乐合成器; f1 z; b1 z) e) y1 X$ c
5 Y; Z" ^5 E% C& p5 U
音乐合成器负责将数字音频波形数据或MIDI消息合成为声音  。
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混音器! @8 k, z+ k$ N; B4 z. _8 W* P: B
. x3 }( E4 g" ~" W2 ^- K3 N
混音器可以将不同途径,如话筒或线路输入、CD输入的声音信号进行混合。此外,混音器还为用户提供软件控制音量的功能  。
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 楼主| 发表于 2006-11-18 23:27:00 | 显示全部楼层
34 x8 g# h" c( I# d6 X# p

% z0 _( X% m* T& `( T声卡基本结构
6 `) i; `+ s9 I
$ _7 I5 |3 V$ Y2 Y* {% A4 Z声音控制芯片5 F% O( p4 _0 w8 H+ ]: ?) b

$ z9 h9 z% k- H+ o, V8 k2 `: t  p声音控制芯片是把从输入设备中获取声音模拟信号,通过模数转换器,将声波信号转换成一串数字信号,采样存储到电脑中。重放时,这些数字信号送到一个数模转换器还原为模拟波形,放大后送到扬声器发声   。
, O# l+ w7 ^" e7 G" Q" j) _8 D* J# _+ n" k8 H1 V& a9 k0 L% I! V3 C0 E
数字信号处理器
& N0 O. Q4 v  \' r' V5 ?6 Z* s0 Y
" M* ^3 g4 s: [& [) O9 g9 [DSP芯片通过编程实现各种功能。它可以处理有关声音的命令、执行压缩和解压缩程序、增加特殊声效和传真MODEM等。大大减轻了CPU的负担,加速了多媒体软件的执行。但是,低档声卡一般没有安装DSP,高档声卡才配有DSP芯片   。
, d+ L) Q2 D2 y0 R  z5 n* c5 X/ W+ q' R/ h9 X+ ]$ P, M* i: ]
FM合成芯片) K5 w1 J. P, Y! c& U7 \6 @

, H/ [' k" N* ~4 M# L" `5 @低档声卡一般采用FM合成声音,以降低成本。FM合成芯片的作用就是用来产生合成声音   。* G2 ]6 g, H; h: l$ X
, j9 N. L$ F% Y4 u8 l
波形合成表. k6 V+ B# L% J( G% f- L% _

! g# t1 k9 {4 l4 u# a9 R; u在波表ROM中存放有实际乐音的声音样本,供播放MIDI使用。一般的中高档声卡都采用波表方式,可以获得十分逼真的使用效果   。6 a0 Q% Z6 Z" K0 K9 J! u
& H* H" B( k) M0 L
波表合成器芯片
% e8 H% q/ W! R9 @0 W) [6 K( R: H) h3 j4 c! d
该芯片的功能是按照MIDI命令,读取波表ROM中的样本声音合成并转换成实际的乐音。低档声卡没有这个芯片   。
6 q6 b) V. e' l# J
9 Y6 A  s! I: D/ D9 F8 i跳线
3 p! V5 {7 }% l4 U' K2 @( y4 u) C' {
跳线是用来设置声卡的硬件设备,包括CD-ROM的I/O地址、声卡的I/O地址的设置。声卡上游戏端口的设置(开或关)、声卡的IRQ(中断请求号)和DMA通道的设置,不能与系统上其他设备的设置相冲突,否则,声卡无法工作甚至使整个计算机死机   。% x2 P# T. N( O" b4 ~2 ^3 F/ G

% j( b  M' Z% u. W(1)I/O口地址
& }, x' O9 Y" q1 w+ u/ w# N) _: c! T- T
PC机所连接的外设都拥有一个输入/输出地址,即I/O地址。每个设备必须使用唯一的I/O地址,声卡在出厂时通常设有缺省的I/O地址,其地址范围为220H~260H   。& g, l) s: o6 E: R* p( M8 G% f

% t8 D  `3 q$ o  l! a$ x(2)IRQ(中断请求)号7 t7 ?' Y7 i" N. ]1 R. b4 B6 A
7 h: A$ Y' y+ {, g- U
每个外部设备都有唯一的一个中断号。声卡Sound Blaster缺省IRQ号为7,而Sound Blaster PRO的缺省IRQ号为5   。& e( w9 y; n: E3 u4 H) ^

& q  h; N; Q# T0 E& Q7 l(3)DMA通道
8 d4 `0 B2 z/ n. }" @6 n9 `8 i( Y' b% U" B8 I: m3 y
声卡录制或播放数字音频时,将使用DMA通道,在其本身与RAM之间传送音频数据,而无需CPU干预,以提高数据传输率和CPU的利用率。16位声卡有两个DMA通道,一个用于8位音频数据传输,另一个则用于16位音频数据传输   。8 v3 K) e6 `( R
/ n% ~+ O3 G5 d' u
(4)游戏杆端口2 {: Z& h- ^$ x$ `" q
- F- W. ?1 X  }
3 E3 v/ z/ F% \/ U5 Z6 A9 f% J
/ x/ _# @7 _9 }/ `( K9 z- f  Y2 y, J
声卡上有一个游戏杆连接器。若一个游戏杆已经连在机器上,则应使声卡上的游戏杆跳接器处于未选用状态。否则,2个游戏杆互相冲突  
  B# l6 n% |& ]# T$ X6 g, f! A- o% J/ I
+ ?9 F% I) A' ?4 w& z4
& B2 s& `( F8 ~0 }3 |0 A7 Y- q( d! x- D
声卡工作原理
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! v+ U9 T8 j! p3 j! B( i  
$ k( \% V9 w( I4 [; E# j. y; A  k6 j
声卡从话筒中获取声音模拟信号,通过模数转换器(ADC),将声波振幅信号采样转换成一串数字信号,存储到计算机中。重放时,这些数字信号送到数模转换器(DAC),以同样的采样速度还原为模拟波形,放大后送到扬声器发声,这一技术称为脉冲编码调制技术(PCM)   。
$ h$ W8 z6 \1 a( w( }, r
/ P, h' F4 Z; d8 ~; N8 y& w
1 J% y' C0 T: u" @9 ~6 f& [1 H7 e( x4 ?, @/ w; w, _
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" O2 b, |3 W! d0 X: n& k5 E! V, C; V/ b; H
声卡主要作用
% Z1 \0 s5 g. n: q2 f: [$ q7 g! _7 P+ z
1、数字声音文件。通过声卡及相应的驱动程序的控制,采集来自话筒、收录机等音源的信号,压缩后被存放在计算机系统的内存或硬盘中   。
) ?& j( D" ]* E4 v' B; U- x% D6 D0 y# M2 n: x2 S7 b
2、激光盘压缩的数字化声音文件还原成高质量的声音信号,放大后通过扬声器放出   。$ {" E- c- i" ]9 w! Y! R6 D

+ I; S) g, L8 A+ B# _% i# L3、数字化的声音文件进行加工,以达到某一特定的音频效果   。. Y" r) W( _1 S. I

' w3 I/ ]! ?% l' Z; ^$ ~4、音量,对各种音源进行组合,实现混响器的功能   。
2 g4 g, ~& g& o" m& o& a& ~
( `% O$ k) Z' G5、合成技术,通过声卡朗读文本信息。如读英语单词和句子,奏音乐等   。
3 N" g, @: S, a* f' j8 @5 A
* z3 @8 k/ Z) z1 L0 l6、音频识别功能,让操作者用口令指挥计算机工作   。
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7、电子乐器。另外,在驱动程序的作用下,声卡可以将MIDI格式存放的文件输出到相应的电子乐器中,发出相应的声音。使电子乐器受声卡的指挥   。$ Q0 r+ s: {+ H3 A( o
9 Z, _3 \$ `9 i1 i- R1 A) P
6& R: J' ~2 E3 \1 k+ D! O; p

2 {* ^2 y, x7 x6 ?声卡类型: z- H, V: X3 `& y1 F3 X9 v% O
2 ?* |( k$ \0 p& L# v- m- Z
声卡发展至今,主要分为板卡式、集成式和外置式三种接口类型,以适用不同用户的需求,三种类型的产品各有优缺点   。7 }! i8 {- e8 Z+ r

9 u# v/ U5 X  ^; b0 g2 ~1:声卡板卡式$ |" L/ l+ V! `/ E1 E: W, t9 o( h

/ B" ^3 Y# f4 T, s& x) P% \卡式产品是现今市场上的中坚力量,产品涵盖低、中、高各档次,售价从几十元至上千元不等。早期的板卡式产品多为ISA接口,由于此接口总线带宽较低、功能单一、占用系统资源过多,已被淘汰。PCI则取代了ISA接口成为主流,它们拥有更好的性能及兼容性,支持即插即用,安装使用都很方便   。:
- z7 f9 S7 k, B  Q+ J6 I4 k& e/ t& O7 ^
2:声卡集成式5 R$ m3 o+ M9 w1 d- D% l& k) K
; x/ ^8 o. z! I. e3 A+ _+ v( w
声卡只会影响到电脑的音质,对PC用户较敏感的系统性能并没有什么关系。因此,大多用户对声卡的要求都满足于能用就行,更愿将资金投入到能增强系统性能的部分。虽然板卡式产品的兼容性、易用性及性能都能满足市场需求,但为了追求更为廉价与简便,集成式声卡出现了   。6 Y( L' ^4 J9 R9 h

( l7 i2 c% ^" J: S此类产品集成在主板上,具有不占用PCI接口、成本更为低廉、兼容性更好等优势,能够满足普通用户的绝大多数音频需求,自然就受到市场青睐。而且集成声卡的技术也在不断进步,PCI声卡具有的多声道、低CPU占有率等优势也相继出现在集成声卡上,它也由此占据了主导地位,占据了声卡市场的大半壁江山   。
+ w& L" J" E6 ~2 i+ o" }3 \2 {2 ^
集成声卡大致可分为软声卡和硬声卡,软声卡仅集成了一块信号采集编码的Audio CODEC芯片,声音部分的数据处理运算由CPU来完成,因此对cpu的占有率相对较高。硬声卡的设计与pci式声卡相同,只是将两块芯片集成在主板上   。3 W7 d( ?7 I0 W8 W/ _# Z5 x
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3:声卡外置式
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是创新公司独家推出的一个新兴事物,它通过USB接口与PC连接,具有使用方便、便于移动等优势。但这类产品主要应用于特殊环境,如连接笔记本实现更好的音质等。
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发表于 2006-12-15 01:59:00 | 显示全部楼层

说得非常好!还有吗?

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发表于 2007-7-17 15:38:18 | 显示全部楼层
好文章,细细来品!:victory:
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发表于 2007-7-18 12:31:56 | 显示全部楼层
看完了.. 恩...好文章
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发表于 2007-11-3 20:07:46 | 显示全部楼层
声卡是什么?其实从表面意思上我们就可以知道与声音设备有关,比如我们用电脑听音乐,没有声卡电脑将没有声音输出。专业的来说声卡 (Sound Card)也叫音频卡,是计算机多媒体系统中最基本的组成部分,
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是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件。声卡的基本功能是把来自麦克风的原始声音信号加以转换,输出到耳机、扬声器等声响设备,或通过音乐设备数字接口(MIDI)发出合成乐器的声音   。
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4 v. Z9 f, w+ j: C
2 F" a& ~5 n/ N: o! ~% j
' Y; z8 p8 h6 |声卡发展至今,主要分为集成声卡、独立声卡 。两种声卡的形式,最常见的板载声卡也就是集成在电脑主板上的声卡,即便是现在有, E: q9 N# |# A
7 Z) V) ^+ v& C, y
一些高端主板将声音部分另外隔离出来,但依然算做是板载声卡;还有一种是类似于独立显卡的独立声卡,通过PCI-E等接口和主板连接,提供独立的音频输出和更多的后期音效选项;! H5 h* b5 ]4 L; L0 w
. F) v) [" V# x5 g" Q9 `
其实我们的电脑都自带了声卡,名字叫集成声卡,如果我们的电脑没有声卡,那么我们的电脑不会有一点儿声音,我们也可以这么说,只要你的电脑能播放声音出来,就说明你的电脑带有声卡。
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  c& L! ]. k6 q8 k  t+ T6 O" t
& A# e7 V* b2 W5 r# a& u% N/ H8 R& e  n1 ]
目前还有一种多为主播直播使用的外接声卡设备,它可以提供独立的麦克风和监听接口,并带有多种效果调节的旋钮,可以实现混响、效果音等功能。) c1 ]3 a! U( q' r- J

, i; I+ A, w& |; w0 @& G1 o/ `2 Y直播用的声卡是用来修饰自己的声音,让K歌或者直播时自己的声音更好听些,同时自己说话唱歌的声音可以通过声卡返回到耳机中让自己听见。
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发表于 2008-2-1 15:50:26 | 显示全部楼层
说得不错哦,学习中.......
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发表于 2009-2-8 15:11:26 | 显示全部楼层

语重心长

语重心长,正是受教了
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发表于 2009-2-10 12:56:35 | 显示全部楼层
还没读完恩,不过先顶了再说
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