声卡是怎么工作的？

音频怪物

; a  u* ]$ X$ r( k6 [1 q2 V; y声卡产生的声音让你可以知道新的E-mail来了；而在声卡出现之前，PC被限制为只能靠在主板上微小的扬声器发出“beeps”的声音。 从90年代开始，声卡出现在多媒体电脑上，并且指引计算机进入到全新的游戏时代。
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) l% m: K: X5 h0 C  X0 V, v- N1989年，Cre Labs（创新实验室，位于新加坡）发布了 Creative Labs SoundBlaster Card(创新声霸卡）；从该时候起，很多公司也陆续发布了声卡，而Creative则继续改进SoundBlaster 的产品线。
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在该版本“神奇的硬件：声卡是怎么工作的？”文章里，你将可以知道声卡工作的原理，并且能够认识到很多关于音频方面的技术，还可以知道FM和wavetable（波表）合成究竟是什么意思。

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剖析声卡的结构
6 z6 M$ G0 Y, M7 ~ 典型的声卡由以下的组件组成：

一个数字信号处理器(DSP)，负责大部分的运算
3 V9 o5 b6 ?3 g& h一个数模转换器(DAC)，负责把音频输出电脑
一个模数转换器(ADC)，负责把音频输入电脑
只读存储器(ROM)或者Flash 存储器，用于储存数据
2 |6 v- E" C# a7 ^音乐设备数字接口(MIDI)，用于连接外部的音频设备（对于大部分声卡而言，游戏端口也可以用于连接外部的MIDI适配器）
用于连接扬声器和麦克风的插口，还有线性输入(line in )和线性输出(line out)
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目前流行的声卡通常被插到周边组件互连(PCI)插槽上，而比较旧或者廉价的声卡则使用工业标准架构（ISA)总线 。今天很多电脑都把声卡作为芯片整合到了主板上面，这样就释放出了插槽用于其它的组件。SoundBlaster Pro 实际上是声卡的标准，事实上今天市场上出售的所有声卡都完全兼容SoundBlaster Pro 。
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$ u+ s# t, w5 y* ^现在很多不同制造商生产的不同品牌声卡都使用了相同的芯片，而最基本的芯片都来自第三方的销售商；为了使产品区分开来，声卡制造商会对其加入不同的功能，还有捆绑各样不同的软件。
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声卡可以连接的设备：
$ b- y$ f/ t$ l( y$ {% a! b* h耳机
扩音机/扬声器
模拟的输入源
+ U# ?4 `4 l- J: K8 F/ _" p  K/ @麦克风
收音机
) T3 u3 h) `1 a9 s4 `卡带机
7 \# [# V# W) R! q! C, J: ACD 播放器
数字输入源

数字 录音磁带(DAT)
: y- i1 b( E- wCD-ROM 驱动器
3 D+ X' M- {# i9 c模拟输出设备 - 卡带机
数字输出设备
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数字 录音磁带(DAT)
# p! ]1 C% Q9 I) O: V# e% V+ [6 _% |CD-R
7 M( Y1 m6 U" a6 P4 a% g/ q- O+ e! b一些目前最高端的声卡已经可以支持5-6个扬声器和支持数字接口。对于高保真音频的爱好者，现在还有新一代的数字声卡。数字声卡对于需要数字处理 的应用来说非常实用，例如CD-R和DAT。该类型声卡可以一直保持数字的信号，而不经过任何的数模转换，因此可以有效地减少“代损失”。数字声卡规定了数字声音的输出和输入，因此你可以从DAT，DVD或者CD直接 读取数据并存储在硬盘上。


迷人的波表
9 ?6 N( Z) i% X( r& _+ Y* G& u" t通常，声卡能够完成四件事情：
: S1 l5 C6 m$ N/ k3 O( f播放预先录制好的音乐（从CD或者声音文件，例如WAV 或者MP3)，游戏或者DVD
  q- K$ E) Q& Y- J: ~以广泛的媒体格式从外部的音源（麦克风或者卡带播放器）记录音频
4 B8 x' h+ D# n4 O' u* L合成声音
处理现成的声音
DAC和ADC提供了方法处理声卡音频的输入和输出，而DSP则检查整个过程。DSP还可以捕获声音的任何变化，例如回音或者反射 ；此外因为DSP主要集中音频的处理，电脑的主处理器可以空闲出来做其它的任务。
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" k! J+ q' R* m3 G6 w- H早期的声卡使用FM合成来产生声音；FM合成以不同的频率来捕获音调，然后把它们合成为接近的声音，例如喇叭产生的号声。FM技术已经相当的成熟，但说到声音的真实来说，它比不上波表合成。波表合成通过对真实的音乐设备 产生的声音进行采样，该样本接着会以非常高的精确度进行循环的播放和重新产生声音。波表合成事实上已经成为大部分声音的标准，但一些廉价品牌的声卡仍旧还在使用FM合成。其中还有些声卡提供不同的类型。     
! w4 a; e& O9 \4 C1 R; _很多成熟的声卡还提供对MIDI设备的支持；你可以使用音乐程序，把MIDI设备的音乐设备连接在声卡上，这样在你播放的过程中可以在电脑屏幕上看见音乐乐谱的变化。
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2 L' d- `4 n  _声音的产生   
7 A+ Q+ a% ^0 }" [; M现在我们假设你正在使用麦克风，并且声音输出在扬声器上。声卡通过麦克风（数据输入）以WAV的格式创建声音文件，转换数据成为文件，并记录在硬盘上的过程如下：
) a* N, b3 W- K) r* {( e, M声卡从麦克风插孔接收连续、模拟的波型信号输入，该模拟信号具有不同的频率和振幅
, x$ i- U1 [5 g电脑的软件选择那些有用输入的信号，这主要根据是否麦克风输入的声音是否是需要的
" G4 O3 s0 ^+ W1 X混合过程，模拟波形的信号通过模数转换器(ADC)芯片进行实时的处理，以1和0的形式把信号记录起来--产生二进制（数字）的输出
5 v8 z% F% X  F0 o从ADC产生的数字输出流进DSP，DSP通过存储在声卡其它芯片上的指令对其进行再编程；DSP的功能之一是对现有的数字数据进行压缩，以节省空间。在该任务的进行过程中，DSP可以允许电脑的主处理器执行其它的任务。
DSP输出的数据通过声卡的连接被输送到电脑的数据总线（或者从声音芯片到主板的数据总线之间流动： 这主要是集成声卡）。
数字数据被电脑的主处理器进行处理，然后发送到硬盘控制器，接着它以WAV文件的形式记录在硬盘上。

, R6 X% M- c7 [3 L 在听已经预先记录好的WAV文件时，该处理过程只是简单的反转：
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数字数据从硬盘读取出来，然后通过中心处理器(CPU)的处理
CPU把数据发送到声卡的DSP
. b2 A$ O/ a2 |' R6 n4 W8 I2 lDSP解压缩数字数据
% t- n0 `  l3 }. c从DSP解压缩的数字数据流被数模转换器(DAC)进行实时的处理，通过耳机或者扬声器产生模拟的信号。
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声卡的升级

如果主板没有集成声卡或者你想获得更高的性能（音频质量），你可以对声卡进行升级；最普通的升级途径是把ISA声卡转换为PCI声卡。大体来说，你可以根据应用来决定自己是否需要新的声卡；对于某些音频应用程序，例如电话或者某些游戏，你需要全双工的声卡。全双工的声卡有能力在提供声音输出的同时接受声音的输入。
! l& y5 @. r$ L
& A3 V3 S2 F3 c" l在Windows环境中，你可以通过使用两个录音器来测试声卡是否具有全双工的能力，其中你可以按照以下的步骤进行测试：
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开始菜单
程序
附件
* j6 w- `0 r  _7 d: @娱乐

3 q1 B8 D2 G  C+ @录音机
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' M+ B* L5 {8 L5 I6 c0 a+ [重复上面的步骤，同时运行两个录音器。你可以在一个Windows录音机播放音乐文件，而使用另外一个录音机进行录音；如果能够同时运行，那么你的声卡就是全双工的声卡，反之则不是。
( ~. c/ d, ]! s

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收藏了，谢谢楼主啊
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