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声卡的工作原理

来源:
2023-02-01
类别:基础知识
eye 38
文章创建人 拍明芯城

  

声卡允许计算机创建和录制真实、高质量的声音。查看更多计算机硬件图片。


  声卡允许计算机创建和录制真实、高质量的声音。查看更多 电脑硬件图片.

  在声卡发明之前,一个 个人电脑 可以发出一种声音 - 哔哔声。虽然计算机可以改变哔哔声的频率和持续时间,但它不能改变音量或产生其他声音。

  起初,蜂鸣声主要用作信号或警告。后来,开发人员使用不同音高和长度的哔哔声为最早的 PC 游戏创作音乐。这种音乐不是特别逼真 - 您可以在以下位置听到其中一些配乐的样本 交火设计.

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  幸运的是,计算机的声音能力在 1980 年代大大提高,当时几家制造商推出了专门用于控制的附加卡。 声音.现在,带有声卡的计算机可以做的不仅仅是哔哔声。它可以为游戏或环绕声播放产生 影碟.它还可以捕获和录制来自外部来源的声音。

  在本文中,您将了解声卡如何允许计算机创建和录制真实、高质量的声音。

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  模拟与数字

  

声卡必须在声波和位和字节之间进行转换。


  声卡必须在声波和声波之间转换 位和字节.声音和计算机数据有着根本的不同。声音是模拟的——它们是由穿过物质的波组成的。当这些波物理振动时,人们会听到声音 耳膜.然而,计算机使用代表 0 和 1 的电脉冲进行数字通信。像一个 显卡,声卡在计算机的数字信息和外界的模拟信息之间进行转换。

  声音是由通过空气或水等介质传播的波组成的。

  最基本的声卡是印刷电路板,它使用四个组件进行转换 模拟和数字 信息:

  一 模数转数字 转换器 (模数转换器)

  一个 数模转 转换器 (数字转换器)

  一 ISA 或 PCI 接口 将卡连接到 母板

  麦克风的输入和输出连接以及 扬声器

  一些声卡使用编码器/解码器芯片(也称为 编 解码 器,同时执行这两个功能。

  在下一节中,我们将探讨声卡上发生的模数和数模转换。

  X-Fi

  声卡技术的最新进展之一是,或 极致保真,来自 SoundBlaster 制造商 创造性.特征:

  "主动模态架构“,为人们的游戏、休闲用途或音乐创作提供了不同的声音选择

  一个 数字信号处理器 (DSP) 具有 5100 万个晶体管

  多个处理引擎,每个都执行特定的声音操作

  一个 24 位结晶器,这逆转了 16 位固有的一些音质损失 光盘 录音

  极限科技 有一篇全面的文章详细介绍了 的功能。

  模数转换器和模数模转换器

  

模数转换器以频繁的间隔测量声波。


  模数转换器以频繁的间隔测量声波。想象一下使用您的 计算机 记录自己的谈话。首先,你对着一个 麦克风 您已插入声卡。ADC 将语音的模拟波转换为计算机可以理解的数字数据。为此,它通过频繁地对波进行精确测量来对声音进行采样或数字化。

  每秒的测量次数,称为 采样率,以 kHz 为单位进行测量。卡的速度越快 采样率,其重建波越准确。

  如果您要通过 扬声器,DAC 将反向执行相同的基本步骤。通过精确的测量和快速的采样率,恢复的模拟信号几乎可以与原始声波相同。

  然而,即使是高采样率也会导致音质有所下降。通过电线移动声音的物理过程也可能导致 失真.制造商使用两种测量方法来描述音质的这种降低:

  总谐波失真 (THD),以百分比表示

  信噪比 (信噪比),以分贝为单位

  对于THD和SNR,值越小表示质量越好。一些卡还支持数字输入,允许人们存储数字录音而无需将其转换为模拟格式。

  接下来,我们将看看声卡上常见的其他组件以及它们的作用。

  声音创作方法

  计算机和声卡可以使用多种方法来创建声音。一个是 调频 (FM)合成,其中计算机重叠多个声波以制作更复杂的波形。另一个是 波表合成,它使用真实乐器的样本来复制音乐声音。波表合成通常使用以不同音高演奏的同一乐器的多个样本来提供更逼真的声音。通常,波表合成比FM合成创建更精确的声音再现。

  其他声卡组件

  

PCI 声卡


  PCI 声卡除了声音处理所需的基本组件外,许多声卡还包括额外的硬件或输入/输出连接,包括:

  数字信号处理器:与图形处理单元(GPU)一样,DSP是专用的 微处理器.它通过执行模拟和数字转换的计算来减轻计算机 CPU 的一些工作负载。DSP 可以同时处理多个声音或通道。没有自己的 DSP 的声卡使用 CPU 进行处理。 记忆:与 显卡,声卡可以使用自己的 记忆 以提供更快的数据处理。 输入和输出连接:大多数声卡至少具有 麦克风 和 扬声器.有些包含如此多的输入和输出连接,以至于它们具有 分线盒,通常安装在其中一个驱动器托架中,以容纳它们。这些连接包括:

  用于 3D 和 环绕声

  索尼/飞利浦数字接口 (S/PDIF),一种用于音频数据的文件传输协议。它使用同轴或光纤连接进行声卡的输入和输出。

  乐器数字接口 (MIDI),用于将合成器或其他电子乐器连接到其计算机。

  火线 和 USB 连接,将数字音频或视频录像机连接到声卡

  游戏设计师使用 3-D 声音 提供快节奏的动态声音,根据玩家在游戏中的位置而变化。除了使用来自不同方向的声音外,这项技术还可以逼真地再现声音在障碍物周围传播或穿过障碍物。 环绕声 还使用来自多个方向的声音,但声音不会根据听者的动作而变化。环绕声在 家庭影院 系统。

  像一个 显卡,声卡使用软件来帮助它与应用程序和计算机的其余部分进行通信。该软件包括卡的驱动程序,允许卡与 操作系统.它还包括 应用程序接口 (API),这是一组规则或标准,使软件更容易与卡通信。最常见的 API 包括:

  微软:直接声音

  广告素材:环境音频扩展 (EAX) 和 Open AL

  森索拉:宏特汇

  QSound实验室:QSo

  接下来,我们将看看集成 母板 和外部声音控制选项。

  3-D vs 环绕声和驱动程序和 API

  游戏设计师使用 3-D 声音 提供快节奏的动态声音,根据玩家在游戏中的位置而变化。除了使用来自不同方向的声音外,这项技术还可以逼真地再现声音在障碍物周围传播或穿过障碍物。 环绕声 还使用来自多个方向的声音,但声音不会根据听者的动作而变化。环绕声在 家庭影院 系统。

  像一个 显卡,声卡使用软件来帮助它与应用程序和计算机的其余部分进行通信。该软件包括卡的驱动程序,允许卡与 操作系统.它还包括 应用程序接口 (API),这是一组规则或标准,使软件更容易与卡通信。最常见的 API 包括:

  微软:直接声音

  广告素材:环境音频扩展 (EAX) 和 Open AL

  森索拉:宏特汇

  Q实验室:QSound实验室

  其他声音控制选项

  

外部声音控制器


  外部声音控制器

  并非每台计算机都有声卡。某些主板具有集成的音频支持。一个 母板 拥有自己的DSP可以处理多个数据流。它还可能支持3D定位和杜比 环绕声.但是,尽管具有这些功能,但大多数审阅者都同意单独的声卡提供更好的音频质量。

  笔记本电脑的主板或小声卡通常具有集成的声音功能。然而,出于空间和温度控制的考虑,顶级内部卡变得不切实际。所以 笔记本 用户可以购买外部声音控制器,这些控制器使用 USB 或 火线 连接。这些外部模块可以显着提高笔记本电脑的音质。

  有关声卡和相关主题的详细信息,请查看下一页上的链接。

  购买声卡

  许多因素会影响声卡提供清晰、高质量声音的能力。购买声卡时,请注意:

  ADC 和 DAC 数据容量,测量单位: 位

  信噪比 (SNR) 和总谐波失真 (THD)

  频率响应,或卡在不同频率下播放声音的声音声音的声音

  采样率

  输出声道,例如 5.1 或 7.1 环绕声

  支持的应用程序编程接口 (API)

  认证,包括杜比母版和 THX

  任何投资顶级声卡的人也应该拥有高质量的 扬声器.即使是最好的声卡也无法弥补糟糕的扬声器质量。

  常见问题

  什么是音乐中的声卡?

  声卡是一种允许用户输入和输出音频信号的计算机硬件。声卡用于各种电子设备,包括计算机、智能手机和平板电脑。

  什么是PC声卡?

  声卡是一种计算机硬件,在计算机程序的控制下向计算机提供音频信号的输入和输出。

  声卡有什么用?

  声卡用于处理数字音频信号。它可用于录制和播放声音,并为音频信号添加特殊效果。


责任编辑:David

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