音频设备扫盲：声卡的基本常识

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音频设备扫盲：声卡的基本常识
+ l: R" |; {7 z- I& B% D, k　　近两年来，随着节奏坦克、华硕两大生力军的加入，以及部分消费者需求的复苏，声卡市场比前两年有了不小的气色。不过，由于前两年的沉寂，以及大家对于板载声卡的“不计较”，很多人也许对声卡并没有太深入的了解。而从今日起，我们将针对声卡的有关的常识性内容，做一个连载。当然啦，都是网络收集来的一些最简单的东西，大虾们可以略过了......
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注：部分资料较老，但作为基础知识，我们做的改动的地方较少。另外，文中图片仅为排版所用，与内容无必然联系，请大家谅解。
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● 声卡能做些什么事？

3 q9 C9 x9 i( f4 G) V　　在一般人的印象中，声卡在计算机系统内所扮演的角色大概就是播放MP3、CD音乐了，相信这也是大家最常使用到的功能，然而，一片声卡真的就只能做到这些吗？答案当然是否定的，试着想想，在日常生活中有哪些会用到声音的活动，例如与人沟通等等。
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　　其实，以目前的计算机软、硬件的技术，绝大部分会用到声音的活动都已经能够以计算机完成，比如说娱乐、沟通、工作，说明白些，除了播放MP3或CD音乐，声卡能担任的工作还包含了MIDI音乐制作与播放，各类的计算机游戏音效、唱唱卡拉OK、在计算机上看DVD、Net Meeting、网络电话、语音输入与辨识、录音，甚至不久的未来有可能会出现的声控计算机，这些都必须透过声卡的功能去完成。
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　　当然啦，这其中还是有些工作必须仰赖声卡的规格才能提供完整的效果，这也是为什么使用者在选择声卡之前需要概略的了解声卡的原因了。
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采购产品的第一件工作就是了解产品的规格，看看是否符合需求，声卡自然也不例外，不过由于目前在台湾本地的声卡所使用的芯片大多为同一颗，且大多数厂商都使用所谓的公版，只有少数的产品是由生产厂商自行布线设计，所以在规格上都是大同小异，不过，话虽如此，还是稍微介绍一下声卡的基本规格。
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兼容性

' d9 J9 Y; I9 [4 q. x  m在此部分大多会说明所支持的3D定位音效、环境音效、MIDI规格等等，原则上是越多越好，这才能保证不会碰到没法子用的问题 (驱动程序问题除外)。基本上，在定位音效上至少要支持A3D及D3D，特别是D3D，这是Microsoft制定的，不支持它，岂不自找死路？至于环境音效就是Creative的EAX了，能支持的版本也是越高越好，这样才不会有些效果听不到。不过，除非您就是直接用这些效果的制定厂商的声卡产品，要不然肯定有些东西是听不到的。

% d; N8 _) h- U$ q4 v8 ^注：这是比较老的说法了，由于Microsoft更换操作系统，使Creative在这方面音效丧失了一定的优势。但不可否认的是，Creative在音效方面仍是目前做的比较好的长衫之一。
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1 c/ f2 S4 w: `% E# z# K软硬件规格
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0 i6 W5 [* S' m( J/ [# e; h包括了采样频率、音质分辨率、信噪比 (S/N ratio)、最大同时发声数、软件音源器、是否全双工、游戏杆支持、接口种类及数量 (包括内接部分)等。这些规格中的部分笔者会在以下的篇幅中进行解说，而游戏杆支持则包含了一般游戏杆及数字游戏杆的区别，接口种类则必须特别注意数字输出/输入所支持的采样频率，至少要有44.1及48KHz才足以应付多声道声卡数字输出的需求。
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系统支持
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在目前多种操作系统并存的况下，产品的驱动程序支持的操作系统也就显得相当重要，看清楚产品的驱动程序是否支持您所使用的操作系统，若是不支持就会相当的麻烦，有良心的厂商会提供各种管道协助使用者解决，利字当头的厂商，恐怕根本不理您的哭诉呢！
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只要您使用的操作系统是Microsoft的Windows系列，大致不会有不支持的情况，不过可能会有驱动程序与操作系统无法支持的情况，这种情形以Windows XP 64bit与Windows NT最为严重，这是缘于这种操作系统本来就不是设计用来当作娱乐用的，所以对于多声道的支持自然有缺陷，这是连驱动程序都无法弥补的，还要看Microsoft的诚意了。 而Windows XP 64bit这个最新的操作系统才推出一阵子，厂商驱动程序的支持仍然还不完全完善，或许过一阵子便可以解决这方面的问题。
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9 m' f7 T" i% u# wWindows XP/2000则是目前较为成熟的操作系统，产品的驱动程序的支持也最完整。而Linux的使用者则必须到特定的网站下载不同音效芯片的驱动程序，才能获得解决，至于BeOS以其出色的多媒体功能而闻名，它在多媒体制作、编辑、播放方面都得心应手，因此吸引了不少多媒体爱好者加入到BeOS阵营。
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( O1 y5 O* E" e7 f注：目前Windows系统已经发展至vista和Windows 7，各大声卡厂商紧随其后，正在开发不同的驱动。虽然还有不完美的地方，但多数已经可以正常使用。但部分老卡，只能是望而兴叹了。
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7 g: ]3 w( a% y: C8 d1 N附赠程序

) ~  x" b# V9 P& o1 G在所有的声卡产品中都会附赠一些音效相关的应用程序，有些则是共享程序或试用版程序，不过这些程序多半是羊毛出在羊身上，越是精彩的程序，可能您的花费就越多了。

● 什么是采样频率？
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当将声音储存至计算机中，必须经过一个录音转换的过程，转换些什么呢？就是把声音这种模拟信号转成计算机可以辨识的数字信号，在转换过程中将声波的波形以微分方式切开成许多单位，再把每个切开的声波以一个数值来代表该单位的一个量，以此方式完成采样的工作，而在单位时间内切开的数量便是所谓的采样频率，说明白些，就是模拟转数字时每秒对声波采样的数量，像是CD音乐的标准采样频率为44.1KHz，这也是目前声卡与计算机作业间最常用的采样频率。

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. g4 A* L* ?8 h5 t另外，在单位时间内采样的数量越多就会越接近原始的模拟信号，在将数字信号还原成模拟信号时也就越能接近真实的原始声音；相对的越高的采样率，资料的大小就越大，反之则越小，当然也就越不真实了。数字数据量的大小与声道数、采样率、音质分辨率有着密不可分的关系。
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前面提到CD音乐的采样率为44.1KHz，而在计算机上的DVD音效则为48KHz (经声卡转换) ，一般的电台FM广播为32KHz，其它的音效则因不同的应用有不同的采样率，像是以Net Meeting之类的应用就不要使用高的采样率，否则在传递这些声音数据时会是一件十分痛苦的事。
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) y- k3 u' g. a/ ~0 y在一般的声卡上，采样频率至少要能提供22.05KHz、32KHz、44.1KHz以及48KHz，如果能够提供更多的选择会更好，不过目前的一般声卡最高的采样率都是在48KHz，若需要更高的采样率的话，就必须选择较为专业的录音卡了。

8 C4 n$ K+ ^* p$ N# x+ K注：现在的高阶声卡已经可以支持到192KHz的高采样率，而我们熟悉的蓝光的音频采样率正是192KHz。而中端声卡中，有的可以支持到192KHz，有的则是支持到96KHz.
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● 声卡的功率放大问题
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自从多媒体音箱大行其道以来，这个问题似乎就很少引起人们的注意了，因为目前的多媒体音箱都属于主动式的，也就是内建有信号扩大线路，不必由声卡先将信号放大再送出来，只要将还原成为模拟型态的信号送至音箱，由音箱内建的信号扩大线路去放大信号再送至喇叭播出，如此就完成整个信号播送的工作。
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不过在多媒体音箱盛行之前，大部分的音箱都还是属于被动式的，也就是音箱中只有喇叭单体，并没有任何信号扩大线路。所以在采用这种音箱时，所有的音讯信号都必须由声卡放大之后再送到音箱的喇叭播放，如果声卡没有功率放大的线路，所有信号在没有放大的情况下送至音箱，如此所得到的结果多半是根本听不到声音，或者是声音很小。所以，在当时功率放大的线路在声卡上也是一个颇为重要的单元，不过现在则已经很少见到声卡上还保有功率放大线路的产品了。
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万一您使用的声卡正是属于具有功率放大线路的产品，那么请注意一下以下的说明，以便提高播放的音质。请查看声卡的使用手册或是声卡PCB板上的印刷说明，您应可以发现有Jumper可供您调整信号是否要经过放大，原则上标示Line Out的设定是属于不放大信号，这种设定适合连接主动式的音箱，而Speaker Out设定则是将信号经过放大，这种设定则适合连接被动式的音箱。

而如果您设定成为Speaker Out而且是连接主动式音箱时，您所听到的声音极可能含有很大的杂音，声音质量难以忍受，这不是因为声卡质量不好，而是信号经声卡功率放大线路放大一次后，进入主动式音箱又经过信号放大线路再放大一次，在原始信号中的杂音也同时被放大二次，所以声音质量就十分糟糕，而只要将Jumper设定改为Line Out便可以解决这个问题了。

+ N% }5 L% ?3 E* {7 B2 Y注：现在我们所使用的声卡，基本已经不带功率放大了，其只作为音频信号的还原之用。
● 什么是音质分辨率？
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- o7 n: I. L+ D1 o声波在转为数字的过程中不是只有采样率会影响原始声音的完整性，另一个亦具有举足轻重的参数─音质分辨率，也是相当的重要，一般来说音质分辨率就是大家常说的bit数，目前一般的声卡最高为16bit的音质分辨率。



注：现在的声卡都可以支持16bit了，而高端的可以支持到24bit。
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什么是音质分辨率呢？前面曾说明采样频率，它是针对每秒钟所采样的数量，而音质分辨率则是对于声波的“振幅”进行切割，形成类似阶梯的度量单位。如果说采样频率是对声波水平进行的X轴切割，那么音质分辨率则是对Y轴的切割，切割的数量是以最大振幅切成2的n次方计算，n就是bit数，如果是8bit，那么在振幅方面的采样就有256阶，若是16bit，则振幅的计量单位便会成为65536阶，越多的阶数就越能精确描述每个采样的振幅高度。如此，也就越接近原始声波的“能量”，在还原的过程序也就越接近原始的声音了。

整个声波的数字化采样的精准性不是单由采样频率或音质分辨率就能决定的，它必须是二者同时配合才能达到最佳的效果。
● 什么是信噪(S/N)比？

在音频的产品中最常见到的一个规格名字，这通常是用来度量声音信号的质量，它是在音频线路中某一个参考点的播放信号的功率与没有信号时既有的噪音功率的比值，单位是dB。



例如某个CODEC的信噪比为85dB，这就代表了输出的信号功率比噪音的功率大85dB，而信噪比的数值越高就代表噪音越小。根据AC'97的规范，信噪比至少要在85dB以上，当然是越高越好。

# u( v, V1 w( X不过若是高过了头，恐怕您就得要小心了。目前一般的声卡其标示的信噪比应在85-95dB之间，过高的值基本上是不可信的。



0 i! B: p9 G$ {' m) z● 什么是CODEC？

CODEC是由二个英文字的部分所组成的，它是COder与DECoder组合而成的缩写字，由这二个字直接翻译意思是编码器及解码器，而运用在声卡上就是指可将模拟信号转成数字信号，及将数字信号还原成模拟信号的组件。早期CODEC是内建在音效芯片之中，而近来因AC'97规范的信号质量要求，CODEC便从音效芯片中独立出来，如此在音质上便不会受到音效芯片中线路干扰的影响。

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$ r. ?) ]2 w1 V声卡的声音质量与CODEC有相当密切的关系，不过目前应用在多声道声卡上的CODEC大概就属Sigmatel及Wolfson这二家的产品最普遍，所以在质量上也就没有强烈的区别，反而是声卡设计布线的差异成为声卡质量的依据了。

CODEC最主要的工作有二个，第一个就是将由外界录进来的声波，从模拟转成为数字的信号交由计算机系统处理，不论是从Mic In或是Line In录进来的模拟信号都必须经过这个程序，才能够让计算机看得懂这些数据。
: t2 V! T! A4 n+ S; s6 M1 a
, n2 @2 ^2 v! \) H另一个则是反向的流程工作，也就是将储存在计算机中的数字音讯数据，透过CODEC还原成模拟的声音，由Line Out或是多声道声卡的各声道输出口 (不含S/PDIF) 送出信号。由此可知CODEC在声卡的组件之所扮演的角色是相当的关键，没有CODEC就无法转换信号的类型，重要性可不下于音效芯片。
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