声卡是怎么工作的？

音频怪物

( }) U3 H. d' K# g8 L7 i& v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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- _/ G6 U* p  }$ ~- o6 T( O1989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。

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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* L, ~- E# C2 r; K( }; ^剖析声卡的结构
" a2 o; J& P1 u5 { 典型的声卡由以下的组件组成：
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% R/ s  ]- C+ h+ O. ]一个数字信号处理器(DSP)，负责大部分的运算
* K# i5 T4 H- Z5 }! E0 p& ?# N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
$ B: R7 ~' f3 G* t- _: l) F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）
1 [' f: `" h& M( M* l* z% L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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$ Y: D3 D; M/ u, \8 A
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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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。


声卡可以连接的设备：
耳机
扩音机/扬声器
" ?6 V1 n, {9 \9 Y- p模拟的输入源
  d6 ~4 o3 ~9 @  U& ^麦克风
' [" C) Q# ^4 P5 `收音机
; C. [3 }$ f  i0 [6 ~卡带机
CD 播放器
数字输入源

$ f5 a/ W$ @2 K7 A4 i2 R# m. A数字 录音磁带(DAT)
CD-ROM 驱动器
% m- s+ {9 j/ H6 y模拟输出设备 - 卡带机
+ c- D3 v2 A2 R8 ^数字输出设备
% ?( E2 d7 U) L, ]
数字 录音磁带(DAT)
! G$ U8 d2 _+ K2 j+ P, C' O; L" qCD-R
. i) e$ S9 M2 x' J" k8 x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
$ }& u8 i* f- k4 t" [通常，声卡能够完成四件事情：
3 [' j* E$ a( Y, X  j2 t$ |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
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
合成声音
处理现成的声音
6 z0 X+ d: |  \% U* v4 h! QDAC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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% o2 j' q/ F7 K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。     
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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) s1 S) P. L0 c6 e$ `. Z! [声音的产生   
9 s( h. K+ g9 F8 ]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：
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
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
+ D4 |! j  I! ^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
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）。
4 b; S! `% Q7 \* _" u/ J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。

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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( B+ N7 {/ `/ ]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
DSP解压缩数字数据
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。


声卡的升级
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+ ?6 A3 ]/ B9 `+ o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。
& K, h, }# K& {! x0 s( o
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：

# ]* o2 b- ?5 \7 d开始菜单
程序
附件
# t$ C' B- h3 ?娱乐
* l; [- n: U1 ^2 r
* x6 L1 B" N0 G+ D  T5 Y录音机
9 H: ?' a+ h# c. w- w" `9 p) l7 l
% E' i4 f+ }3 ^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。

door1

收藏了，谢谢楼主啊