| yinyan |
2006-06-03 17:36 |
第七章 声卡篇 D"> <S<C\C
DSP：即Digital Signal Processing (数字信号处理)。DSP技术在音调控制、失真效果器、Wah－wah踏板等模拟电子领域有广泛的应用。同时，DSP在模 ^.aEKr
拟均衡和混响等多种效果上也能大显身手 。通过电脑CPU或专门的DSP芯片都可以进行DSP 动作,不同的是,专门的DSP芯片处理要比电脑CPU处理更优化，速度更快 。 iY`7\/H!L
jfhDi6N
采样：把模拟音频转成数字音频的过程,就称作采样，所用到的主要设备便是模拟/数字转换器（Analog to Digital Converter，即ADC，与之对应的是数/ 模转换器,即DAC）。采样的过程实际上是将通常的模拟音频信号的电信号转换成二进制码0和1，这些0和1便构成了 q>h +Ke
数字音频文件。采样的频率越大则音质越有保证。由于采样频率一定要高于录制的最高频率的两倍才不会产生失真 N1zr fn-VU
,而人类的听力范围是20Hz～20KHz，所以采样频率至少得是20k×2=40KHz，才能保证不产生低频失真,这也是CD音?br />什捎?4.1KHz(稍高于40kHz是为了留有余地)的原因。 :'Kx?Es
_z6u^#Si
信噪比：以dB计算的信号最大保真输出与不可避免的电子噪音的比率。该值越大越好。低于75dB这个指标 &^<T/P iR
，噪音在寂静时有可能被发现。AWE64 Gold声卡的信噪比是80dB，较为合理。SB Live& #33;更是宣称超过120dB的顶级信噪比。总的说来,由于电脑里的高频干扰太大，所以声卡的信噪比往往不能令人满 1T^L) %&p_
意。但SB Live& #33;提供了一个数字输出口SPDIF，可绕过输出时的模拟部分，极大地减少了噪音和失真，同时又极大地提高了动?br />段Ш颓逦?br /> 4C*=8o e_
声卡 (Sound Card)：顾名思义，就是发声的卡片，它象人喉咙中的声带一样，有了它就能发出声音，就能交流，你还可以唱歌?br /> Ｉㄔ诘缒灾械淖饔靡彩钦庋梢允迪秩嘶涣鳎缪巴庥铮镆羰淙氲取Ｉㄔ诟厶ǖ厍莆粜Эɑ蛏 FO3*[O
Эǎ嵌嗝教宓缒灾斜夭豢缮俚模缒砸簿陀蟹⑸墓δ堋Ｉǘ杂诘缒砸衾秩死此凳潜乇覆考蛭盟鞒 |I<-x)joIK
隼吹囊衾直扔么持谱鞣椒ㄒ煤芏唷Ｉㄋ憬肓艘桓?quot;五彩缤纷"的有声世界.让你充分感到大自然的奇妙。 tUnVdh6L.B
F#R\Ot,hv
合成技术：声卡中的合成技术有两种类型，第一，FM合成技术(Frenquency Modulation频率调制);第二，WAVE TABLE（波表）合成技术。FM合成技术用计算的方法来把乐器的真实声音表现出来，它不需要很大的存储容量就能?br />Ｄ獬龆嘀稚衾矗慕峁辜虻ィ杀镜停哪７履芰懿睢２ū淼挠⑽拿莆癢AVE TABLE”，从字面翻译就是“波形表格”的意思。其实它是将各种真实乐器所能发出的所有声音（包括各个音域、?br /> 鳎┞贾葡吕矗嬷桓霾ū砦募２シ攀保軲IDI文件纪录的乐曲信息向波表发出指令，从波表库逐一找?br /> 龆杂Φ纳粜畔ⅲ铣伞⒓庸ず蠡胤懦隼础Ｓ捎谒捎玫氖钦媸道制鞯牟裳孕Ч匀灰糜贔M。一般?br />ū淼睦制魃粜畔⒍家?4.1KHz、16Bit的精度录制，以达到最真实回放效果。 ~&jCz4M
S :|*wB
“软”波表技术：它是软件的形式(声卡中WAVE TABLE存放在硬盘中,用的时候CPU调出)代替WAVE TABLE。 55en
D
vG} oo
DLS：可下载音源模块它是一种新型PCI声卡所采用的一种技术,它将波表存放在硬盘上,需要是再调入内存 2$UR " P
.但它与WAVE TABLE有一定的区别,DLS要用专用芯片的PCI声卡来实现音乐合成,而软波表技术是要通过CPU来实现音乐合成的. _QCI < |A
Wuz~$SU
Sound Font：是新加坡创新公司在中档声卡上使用的音色库技术。它是用字符合成的，一个Sound Fond表现出一组音乐符号。用MIDI键盘输入乐符时，会自动记下MIDI的参数，最后在Sound Fond中查找，当你需要它时，就下载到声卡上。它有一个最大的好处就是，不会因声卡的存储容量不够而影响到声 w\4m -Z{
音的质量，能够达到全音调和音色的理想环境。现在，只有在高档声卡上才采用这种方式。当然了原因有两种，在 T`;M!-) 2
创新的这种音色库以外，还有就是微软的DLS标准。相比较来说，Sound Font技术实用性突出，但是只有创新声卡能用，微软的DLS多用在PCI声卡上。 ?^Ux+ mVE
x~^nlnKVf
波表升级子卡：可以将FM声卡升级为WAVE TABLE声卡。但是原声卡必须带有升级接口。由于各种声卡的品牌及声卡上所支持的存储器是不同的，因此价格差?br />鹁秃艽蟆６杂谟肍M声卡的朋友来说，波表升级子卡是很不错的选择。但它也有一个性能/价格比的问题，是否值得要详加权衡。 _XPc0r :?>
xx8na8
采样位数：即采样值或取样值。它是用来衡量声音波动变化的一个参数，也就是声卡的分辨率。它的数值 W@=ilW3RD
越大，分辨率也就越高，所发出声音的能力越强。声卡的位是指声卡在采集和播放声音文件时所使用数字声音信号 r0>T7yPAK
的二进制位数。声卡的位客观地反映了数字声音信号对输入声音信号描述的准确程度。在多媒体电脑中用16位的声 ] fB{
卡就可以了，因为人耳对声音精确度的分辨率达不到16位。 8EA?'~"
<Z;BB)I&C`
采样频率：即取样频率,指每秒钟取得声音样本的次数.它的采样频率越高,声音的质量也就越好,但是它占的内存比较多.由于人耳的分辨率很有限,所以太高的频率就分辨不出好坏来.采样频率一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，22.05只能达到FM广播的声音品质，44. 1KHz则是理论上的CD音质界限，48KHz则更加精确一些。对于高于48KHz的采样频率人耳已无法辨别出来了，所以在 %#~Wk|8} Q
电脑上没有多少使用价值。 9m{rQ P/
mr? ii
DAC：电脑对声音这种信号不能直接处理，先把它转化成电脑能识别的数字信号，就要用到声卡中的ＤＡ?br />茫ㄊ郑Ｄ庾唬焉粜藕抛怀墒中藕牛至讲浇校裳妥弧? $P_Y8:
=_Rd0,
音源：从字面意思理解就是声音的来源，即声音来自何方。它主要把声音完全准确地表现出来。分为两种 &3V4~L1aEg
形式，外置式，它不受声卡的制约，声音的质量能很好的保存下来，但是成本要求很高。内置式，也称音源字卡。 .anL}OA_q
~WSC6Bh@9
音源字卡：它自己本身带有音乐的来源但又必须依附在声卡上使用的一块硬盘。在你的电脑上带有WAVE BLASTER插头的声卡，就可以用音源字卡。用音源字卡的要求很低，它设置时不占用中断，地址不会重新选择，也?br />挥们绦颍灰袽IDI的端口设置成SB MIDI OUT即可。 Er)b( Kk
@Klj!2cv$
复音 (Polyphone)：这个复音可不是在英语中所学的“辅音”，是指在同一时间内声卡所能发出声音的数量.如果你放一首MIDI音乐的时候,它所含的复音数必须小于或等于你所用的声卡的复音数,就能听到最佳的效果.因此,你的声卡的复音数越多,你将能听到许多美妙的音乐.但是你将花更多的钱. 4)_ [)MZ\j
aO1cd_d6x_
MP3：它是将声音文件按1比10的比例压缩成很小的文件存储在光盘上. 我们通常所听的VCD一张盘也就只有一二十首,但是经过MP3文件加工的一张光盘可放几百首是不成问题的,这对于电 .JE7vPv%!
脑音乐的发烧友来说是再好不过了 >:=TS"}yS}
_~!,x.Dbp
MIDI （Musical Indtrumend Digital Interfoce音乐设备数字接口）：它不是音乐信号，所记录的声音要想播放出来就必须通过MIDI界面的设置。是电?br /> 雍铣善饔胧忠衾值氖褂帽曜迹币彩堑缒院偷缱永制髦涞那帕骸６杂诘缒砸衾职谜呃此凳且桓霾淮淼难≡ A.[T#ZB.4
瘛?br /> T(6S~; ,Z
WAV：在Windows中，把声音文件存储到硬盘上的扩展名为WAV。WAV记录的是声音的本身，所以它占的硬盘 de NU[
空间大的很。例如：16位的44. 1KHZ的立体声声音一分钟要占用大约10MB的容量，和MIDI相比就差的很远。这样看来，声卡的压缩功能同样重要。 7 ?Fl [FW$
gI]Vyg<{d
WOC：它是声音文件的一种存放形式。只要扩展名为VOC的文件在DOS系统下即可播放。它与WAV只是格式不
6?6
u
同，核心部分没有根本的区别。这种形式都是先将数字化信号经过数字/模拟转换后，由放大器送到喇叭发出声音。 fqcyCu7Ep
7
ir T6O<.
AVI：（Audio-Video Interactive)音频视频交互，它是微软公司（Microsoft)推出的一个音频、视频信号压缩标准。 o` e~ 1
9DIG K\
单声道：单声道是比较原始纳舾粗菩问剑缙诘纳ú捎玫谋冉掀毡椤５蓖ü礁鲅锷骰胤诺ド?br /> 信息的时候，我们可以明显感觉到声音是从两个音箱中间传递到我们耳朵里的。这种缺乏位置感的录制方式是很落 /fX ]Yu
后的，但在声卡刚刚起步时，已经是非常先进的技术了。 (k[<>$hL*
3D立体声系统：它就是我们通常所说的三维.从三个方面增强了声卡的音响的效果,第一:我们所听到的声音立体声增强,第二;声音位移;第三,混响效果.不管是在自己家里,还是在电影院里,不管是放VCD还是影碟,每次在屏幕上都会出现两个声道让你选择即"左声道""右声道",我们就要把它全选,两种声道的声音混合在一起,听起来有一种震撼的感觉.但它没有3D环绕立体声系统好. o*<( ,I%
2-$R@
SVy
3D环绕立体声系统：从八十年代3D的出现到至今,有十几种3D系统投入使用.到现在有两种技术在多媒体电脑上使用,即Space(空间)均衡器和SRS(Sound Retrieval System)声音修正系统. 先讲一下Space:它利用音响的效果和仿声学的原理,根据人的耳廓对声音的感应不同,而且也不增加声道,就得到3D?br /> Ч?人感觉声音来自各方；SRS:它是完全利用仿声学的原理和人耳的空间声音的感应不同,对双声道的立体声信号?br />庸ご?尽管声音来自前方,但人误认为是来自各个方向.这种系统只用两只普通音响就可以,就能有音乐厅那种震撼的效果,它不加成本,所以很有吸引力. KmMt:^9
pD){K
准立体声：准立体声声卡的基本概念就是：在录制声音的时候采用单声道，而放音有时是立体声，有时是 o}[wu:>yk
单声道。采用这种技术的声卡也曾在市面上流行过一段时间，但现在已经销声匿迹了。 aUd6 33
n.XT-X^
四声道环绕：四声道环绕规定了4个发音点：前左、前右，后左、后右，听众则被包围在这中间。同时还?br />稍黾右桓龅鸵粢粝洌约忧慷缘推敌藕诺幕胤糯?就是4. 1声道音箱系统)。就整体效果而言，四声道系统可以为听众带来来自多个不同方向的声音环绕，可以获得身临各种 W{k}ogI;
不同环境的听觉感受，给用户以全新的体验。如今四声道技术已经广泛融入于各类中高档声卡的设计中，成为未来 ~V (WD;Mk
发展的主流趋势。 J H6\;
G6
A H`6)v <f
5.1声道：一些比较知名的声音录制压缩格式，譬如杜比AC-3（Dolby Digital）、DTS等都是以5.1声音系统为技术蓝本的。其实5.1声音系统来源于4. 1环绕，不同之处在于它增加了一个中置单元。这个中置单元负责传送低于80Hz的声音信号，在欣赏影片时有利于?br />忧咳松讯曰凹性谡錾〉闹胁浚栽黾诱逍Ч? M7hff 4c
KpSHf9!&[
杜比定逻辑技术：杜比定逻辑(Dolby Pro- Logic)是美国杜比实验室研制的,它用来把声音还原,它有一个很大的特点,就是将四个声道(前后左右)的原始声音?br /> 斜嗦?把它形成双声道的信号,放声的时候先通过解码器再送给放大器,借助中间环节环绕声音箱,这样就有临场?br />幕啡屏⑻迳Ч?使以前的平面声场得到改变. =T9QmEBm
)bqO}_ B
DDP电路：DDP(Double Detect and Protect:二重探测与保护),它可以使Space对输入的信号不再重复处理,同时对声音的频率和方向进行探测,而且自?br />髡?得到最佳的效果. 0&Zm3(}
=p$1v{L8
DSP (Digtal Signal Processor:数字信号处理器)：它是一种专用的数字信号处理器，在当时高档的16位声卡上曾“一展风采”。为高?br /> 档纳ㄊ迪只啡屏⑻迳⑾铝瞬豢赡鸬墓ρ５牵孀判录际醯牟欢戏⒄笵SP的矛盾越来越突出，声卡商为了 F?T A yD*
自身的利益不得不“忍痛割爱”来降低成本。 mI@]{K}Q%
K`D>G<
HZ 赫兹：用于描述声音振动频率的单位，也称为CPS（Cycles Per Second)每秒一个振动周期称为1HZ，人耳可听到的音频约为20HZ到20KHZ。 v-EcJj %
L3,p8-d9Z
编码和解码：在数字音频技术中，用数字大小来代替声音强弱高低的模拟电压，并对音频数据进行压缩的 le`fRq8f&
过程叫做编码；在重放音乐时，再将压缩的数据还原，称为解码。 vEk
jd#
i_Ab0vy e
信噪比 （SNR：Signal to Noise Ratio）：它是判断声卡噪声能力的一个重要指标。用信号和噪声信号的功率的比值即SNR，单位分贝。SNR值越大?br />ǖ穆瞬ㄐЧ胶茫话闶谴笥?0分贝。
C65 (
m
FY@ErA7~
频率响应 （FR：Frequency Response)：它是对声卡的ADC和AC转换器频率响应能力的一个评价标准。人耳对声音的接收范围是20HZ- 20KHZ，因此声卡在这个范围内音频信号始终要保持成一条直线式的响应效果。如果突起（在声卡资料中是用功率?br />鲆胬幢硎荆┗蛳禄ㄓ霉β仕ゼ酰┒际鞘д娴谋硐? 1!~=8FTv
y}Oc^Fc
总谐波失真（THD+N：Total Harmonic Distortion+Noise）：THS+N是对声卡是否保真度的评价指标。它对声卡输入的信号和输出信号的波形的吻合程度?br />斜冉稀Ｊ翟降褪д娑染驮叫 Ｔ谡飧鍪阶又械摹?N”表示了在考虑保真度的同时也对噪声进行了考虑。 |9Q4VY'";
8XI G<Nc
Direct Sound 3D：源自于Microsoft DirectX的老牌音频API。它的作用在于帮助开发者定义声音在3D空间中的定位和声响，然后把它交给DS3D兼容的?br /> 卡，让它们用各种算法去实现。定位声音的效果实际上取决于声卡所采用的算法。对不能支持DS3D的声卡，它的作 UOC>H%r~M?
用是一个需要占用CPU的三维音效HRTF算法，使这些早期产品拥有处理三维音效的能力。但是从实际效果和执行效?br /> 士炊疾荒芰钊寺狻Ｋ裕撕笸瞥龅纳ǘ加涤辛艘桓鏊降摹坝布С諨S3D”能力。DS3D在这类声卡上就成?br />薃PI接口，其实际听觉效果则要看声卡自身采用的HRTF算法能力的强弱。 ?A +-k4l
a<*q+a(*W
EAX：环境音效扩展，Environmental Audio Extensions，EAX 是由创新和微软联合提供，作为DirectSound3D 扩展的一套开放性的API；它是创新通过独家的EMU10K1 数字信号处理器嵌入到SB- LIVE中，来体现出来的；由于EAX目前必须依赖于DirectSound3D，所以基本上是用于游戏之中。在正常情况下，游 n** W
戏程序师都是用DirectSound 3D来使硬件与软件相互沟通，EAX将提供新的指令给设计人员，允许实时生成一些不同环境回声之类的特殊效果（?br />缛嬗星椒考涞幕厣煌谕耆獗辗考涞幕厣谎灾珽AX是一种扩展集合，加强了DirectSound 3D的功能。 :[YHJaK
yyB;'4Af
A3D：是Aureal Semiconductor开发的一种突破性的新的互动3D定位音效技术，使用这一技术的应用程序（通常是游戏）可以根据?br /> 没У氖淙攵龆ㄒ粜У谋浠铺叩?维空间中精确的定位音效，带来真实的听觉体验，而且可以只用两 .
5*5S[
只普通的音箱或一对耳机在实现，而通过四声道，就能很好的去体现出它的定位效果。 =z#6mSx|W
AtU%S9
H3D：其实和A3D有着差不多的功效，但是由于A3D的技术是给Aureal Semiconductor注册的，所以厂家就只能用H3D来命名，Zoltrix速捷时的AP 6400夜莺，用的是C-Media CMI8738/ C3DX的芯片，不要小看这个芯片，因为它本身可以支持上面所说的H3D技术、可支持四声道、它本身还带有MODEM的 Vi1l^ Za
功能。 m ' HAt ~
I[nSf]Vm>
Sensaura／Q3D：CRL和QSound是主要出售和开发HRTF算法的公司，自己并不推出指令集。CRL开发的HRTF?br />惴ń凶鯯ensaura，支持包括A3D 1. 0和EAX、DS3D在内的大部分主流3D音频API。并且此技术已经广泛运用于ESS、YAMAHA和CMI的声卡芯片上，从而成?br /> 擞跋毂冉洗蟮囊恢旨际酰邮导适蕴Ч纯匆驳娜凡淮怼６鳴Sound开发的Q3D可以提供一个与EAX相仿的环境?br /> Ｄ夤δ埽Ч贡冉系ヒ唬隨ensaura大而全的性能指标相比稍逊一筹。QSound还提供三种其它的音效技术，?br />直鹗荙Xpander、QMSS和2D-to-3D remap。其中QXpander是一种立体声扩展技术；QMSS是用于4喇叭模式的多音箱环绕技术，可以把立体声扩展到4通?br />朗涑觯⒉患尤牖煜煨Ч?D-to-3D remap则是为DirectSound3D的游戏而设，可以把立体声的数据映射到一个可变宽度的3D空间中去，这个技术支持使 Jj%"
用Q3D技术的声卡。 -J &y]'
|Yb]@9 >vn
IAS（Interactive Around- Sound)：从上面谈到的各种API和技术看各有特点，它们有的相互兼容、有的却水火不容。对于游戏开发者来说，?br /> 巳盟械挠没Ф悸猓芏嗍焙虮匦胝攵圆煌南低澈虯PI编写多套代码，这是一件十分麻烦的事情。如果又有 R`
g'WaDk
新的音频技术出现，开发者就又要再来一次。IAS就是针对这个麻烦而来的。IAS是Extreme Audio Re- ality,Inc(EAR)公司在开发者和硬件厂商的协助下开发出来的专利音频技术，这个技术能测试系统硬件，管理所有 Wdk]>w
'L
的音效平台需求，从而允许开发者只写一次，即能随处运行。IAS为音效设计者管理所有的音效资源，提供了DS3D?br /> С趾推渌啡粕闹葱小Ｕ庋⒄呔涂梢蕴诔龈嗟木θゴ醋髡媸档?D音效，而无须为兼容性之类的问题?br />Ｐ摹?br /> 1FA
:"0lO
HRTF：是一种音效定位算法，它的实际作用在于欺骗我们的耳朵。简单说这就是个头部反应传送函数（He *RYok{w
ad-Response Transfer Function）。要具体点呢，可以分成几个主要的步骤来描述其功用。 第一步：制作一个头部模型并安装一支麦克风到耳膜的位置； 第二步：从固定的位置发出一些声音； 第三步：分析从麦克风中得到声音并得出被模型所改变的具体数据； 第四步：设计一个音频过滤器来模仿那个效果； 第五步：当你需要模仿某个位置所发出的声音的时候就使用上述过滤器来模仿即可。 过滤器的回应就被认为是一个HRTF，你需要为每个可能存在声源的地方来设置一个HRTF。其实我们并不需要无限多 R<djW5 ()f
个HRTF。这里的原因也很简单，我们的大脑并不能如此精确。对于从我们的头部为原点的半球形表面上大约分布10 f/P qkHF
00个这样的函数就足够了，而另一半应该是对称的。至于距离感应该由回响、响度等数据变化来实现。 <>v=jH|L
o' EJ,8
声卡外置接口： H|)F-aL[
-Joystick/MIDI：标准15针D型接口，支持游戏杆和MIDI设备 S:lie*Aux*
G)IK5zCDd
-Line Out 1： 前置扬声器或立体声耳机（32欧姆），除两个简化版（Value和数码版）外，SB Live!系列均为镀金模拟输出接口。 oNhCa>)/
Lm8uN?
-Line Out 2：后置扬声器，不支持耳机 H-,p.$3}
_]v@Dq VP
-Microphone In：外置模拟式麦克风，没有电磁干扰声 s^> >]
D"msD "
-Line In：模拟式线输入 内置接口 []jbzVwS2
EK& ";(x2(
-TAD：TAD（Telephone Answering Device，电话应答设备），如果你有一个进行自动应答的Modem，可连接它来作为更完整的多媒体系统。 d#H
lO}
-^Q m_lN
-CD Audio：CD音频接口，可以通过连在声卡上的扬声器播放CD音乐 sd %m{P2
LJ6L#es2
-AUX：连接其它内置设备的接口，如：TV/FM调谐卡，MPEG解码卡，MIDI专用卡 OZ33w-X<
o%!s/Z1
-I2S：缩放视频数字输入，用于创新的PC-DVD数字混音/环绕系统
,D'm#Fti
^/V nRpU
-S/PDIF：S/PDIF(Sony/Philips Digital InterFace）：索尼和飞利浦数字接口英文缩写，是由SONY公司与 PHILIPS公司联合制定的)（民用）、 AES/EBU（专业）接口格式。一般的数字音源都会有DIGITAL OUTPUT(数字输出）的端子，便于使用者外接品质较好的DAC（数模转换器）来提升音质或者和其它音响设备接驳。 \ a4X},h\
它可以避免模拟连接所带来的额外信号，减少噪音，并且可以减少模数数模转换和电压不稳引起的信号损失。由于
2Opk
RFFa
它能以20bit采样音频，所以能在一个高精度的数字模数下，维持和处理音频信号。S/PDIF使得整个系统保持较高的品质，所以采用了S/PDIF的SB LIVE在保真度、连通性和创新性方面超越了许多家庭立体声系统。而根据数据流的传输形式S/PDIF又可细分为以下两种形式： 一、光纤线TOSLINK;二、同轴线 Coaxial。 ]9PG"<^k
XS
#u/!
-Microphone：连接内部麦克风，可输入其它扩展卡输出的声音 R={#V8D~
QT5pn5+ z
-Modem：连接内置式Modem，你可以使用现有的麦克风/扬声器设置来控制Modem的DSVD或扬声器。 9]{va"pe7
^BM !TQ%!
-Digital I/O Header：AUD_EXT40针接口，用带状电缆连接数字输入/输出子卡，支持更多的附加设备 数字I/O卡接口 0b/@QgJ
Faa>bc~E
-Digital DIN：连接Cambridge Soundworks 7.1八扬声器桌面剧院系统 $2,tT;50g
[& Z-
* a
-SPDIF IN：外置RCA数字输入 i39ZBs@
\|9B:y'y
-SPDIF OUT：外置RCA数字输出 NuSdN> 8ll
%\(-<aT
-Mini-DIN MIDI IN：附加的MIDI输入 oe.Jm#?2.
3cgq'ob
-Mini-DIN MIDI OUT：附加的MIDI输出 |
|