聲卡 (Sound Card)也叫音頻卡（港臺(tái)稱之為聲效卡），是計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)中最基本的組成部分，是實(shí)現(xiàn)聲波/數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的一種硬件。聲卡的基本功能是把來(lái)自話筒、磁帶、光盤的原始聲音信號(hào)加以轉(zhuǎn)換，輸出到耳機(jī)、揚(yáng)聲器、擴(kuò)音機(jī)、錄音機(jī)等聲響設(shè)備，或通過(guò)音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口(MIDI)發(fā)出合成樂(lè)器的聲音 [1]。

• 中文名

• 聲卡

• 外文名

• Sound Card

• 別    名

• 音頻卡

目錄

發(fā)展歷史

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世界上第一塊聲卡叫做ADLIB魔奇音效卡，于1984年誕生于英國(guó)的ADLIB AUDIO公司?？梢哉f(shuō)ADLIB公司是名副其實(shí)的“聲卡之父”。當(dāng)然，那時(shí)的技術(shù)還很落后，在性能上存在著許多不足之處，就拿這塊聲卡來(lái)說(shuō)，它是單聲道的，而且音質(zhì)簡(jiǎn)直是爛到極點(diǎn)，但無(wú)疑它的誕生，開創(chuàng)了電腦音頻技術(shù)的先河 [2]。

真正把聲卡帶入個(gè)人電腦領(lǐng)域的，是由新加坡創(chuàng)新公司董事長(zhǎng)沈望傅先生發(fā)明的Sound Blaster“聲霸卡”。這只聲卡在當(dāng)時(shí)引起了一場(chǎng)轟動(dòng)。有的人認(rèn)為，這是一個(gè)很好的開端，因?yàn)镻C終于可以“說(shuō)話”了，并聯(lián)想到將來(lái)多媒體PC的模樣。但另有一些人卻認(rèn)為，這只是一場(chǎng)鬧劇（因?yàn)楫?dāng)時(shí)的聲卡根本不能夠發(fā)出很真實(shí)的聲音）。但是，10年過(guò)后，正如前者所預(yù)料的，多媒體PC成了現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)人都能利用自己的PC來(lái)聽CD、玩有聲游戲、通過(guò)手機(jī)等網(wǎng)絡(luò)電話來(lái)交談，幾乎每一樣事情都和PC音頻發(fā)生關(guān)系，也就有了繽紛多彩的多媒體世界 [3]。

就在人們對(duì)PC音頻滿懷疑慮的時(shí)候，第一張“真正”的聲卡出現(xiàn)了，它就是著名的Sound blaster 16，這塊卡之所以名為16，是因?yàn)樗鼡碛?6位的復(fù)音數(shù)（是指在回放MIDI時(shí)由聲卡模擬出所能同時(shí)模擬發(fā)聲的樂(lè)器數(shù)目），該聲卡能較為完美地合成音頻效果，具有劃時(shí)代的意義，我們終于能把煩人的PC喇叭給拆掉了 [3]。

第二次重大變革是Sound blaster 64 Gold，這是第一只讓人發(fā)出驚嘆的聲卡，采用了EMU8000音頻芯片的SB 64 Gold無(wú)論是其價(jià)格還是性能都讓人大吃一驚，原來(lái)聲卡也可以賣那么貴啊？原來(lái)聲卡發(fā)出的聲音也能如此動(dòng)聽！Emu8000芯片破天荒地支持64位復(fù)音數(shù)（32個(gè)是硬件執(zhí)行，另外32個(gè)由Creative開發(fā)的軟件生成），鍍金的接線端子，120db的動(dòng)態(tài)范圍，96db的信噪比，相信音質(zhì)比那時(shí)的一些國(guó)產(chǎn)CD機(jī)還要好！一切都是為了獲得最高質(zhì)量的音響效果而定做的。當(dāng)然，該聲卡的缺點(diǎn)還是明顯的，一是使用了ISA總線，限制了PC音頻系統(tǒng)的發(fā)揮，只能實(shí)現(xiàn)虛擬的3D音頻技術(shù)，而且在播放中，由于使用了低帶寬的ISA總線，因此在信噪比和保真度方面還有一定的問(wèn)題；另外就是必須采用板載的“聲存”（用來(lái)存放音色庫(kù)的內(nèi)存），而且這些聲卡的內(nèi)存異常昂貴（其實(shí)也不就是普通的DRAM嘛），原來(lái)只帶了4MB，為了能獲得更好的合成效果，許多專業(yè)的MIDI制作人士還是掏錢加上了更多的聲存，以存放更好效果的音色庫(kù)。通過(guò)這樣的結(jié)合，Sound blaster 64 Gold能回放出很悅耳的合成音樂(lè)，一度令許多電腦MIDI發(fā)燒友為之興奮 [3]。

在這兩個(gè)發(fā)展階段里，Creative成了老大哥，其他的聲卡產(chǎn)品相比起它來(lái)就像是綠葉和紅花的關(guān)系，越發(fā)襯托出Sound blaster的偉大。當(dāng)然，在其他的聲卡中也出了幾個(gè)精品，像Ess logic的ESS688F，Topstar的Als007等，它們都是以極為低廉的價(jià)格提供了與Sound blaster 16相近的性能，當(dāng)年很多兼容機(jī)裝的都是這兩種聲卡。在聲卡的發(fā)展歷史上，有代表性的作品幾乎都是Creative（創(chuàng)新）公司的產(chǎn)品，由此我們也看出該公司在這方面的領(lǐng)導(dǎo)作用。Creative在聲卡界的地位就和CPU界的Intel以及軟件業(yè)的Microsoft一樣，是行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn) [3]。

對(duì)3D音效的渴求促使了第三次聲卡大變革，Soundblaster 64 Gold率先支持了模擬3D音效，但同時(shí)由于ISA總線帶寬太窄了，限制了聲卡的再度發(fā)展，因此PCI聲卡是注定要誕生的。第一只PCI聲卡是S3的Sonics Vibes，它擁有一個(gè)32位復(fù)音的波表生成器，支持Microsoft Direct Sound和Direct Music加速。并且附帶了SRS 3D音效和Infinipatch downloadable音色庫(kù)下載標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，它也帶來(lái)了與DOS環(huán)境的極不兼容（那時(shí)還有相當(dāng)一部分人使用DOS操作系統(tǒng)）音頻回放時(shí)的爆音，回放MIDI時(shí)的噪音和相對(duì)拙劣的回放效果，這使得PCI聲卡產(chǎn)品成為了一種讓人們產(chǎn)生爭(zhēng)議的產(chǎn)品 [3]。

但隨著Sound blaster推出了另一個(gè)劃時(shí)代的巨作Sound blaster Live，之后（在此之前發(fā)布的PCI64、128等聲卡是收購(gòu)了Ensoniq公司后采用它們開發(fā)的芯片制作的），人們對(duì)PCI聲卡的優(yōu)越性也深信不疑了（看看那個(gè)價(jià)錢，你當(dāng)然要相信它是好東西了）。由于采用了PCI總線結(jié)構(gòu)，聲卡與系統(tǒng)的連接有了更大的帶寬，一些在ISA聲卡上沒(méi)有能力實(shí)現(xiàn)的效果，如使用Downloadable（能夠下載）的音色庫(kù)，更為逼真的3D音效，更好的音質(zhì)和信噪比等，都把PC音頻推向了另一個(gè)高峰。在這里，我們要留意，PC音頻更新的周期沒(méi)有CPU和顯示卡那么快，它只是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，真的不夠用了，才會(huì)出現(xiàn)和研發(fā)它的改進(jìn)或替代產(chǎn)品，所以說(shuō)，投資一個(gè)好的PC音頻系統(tǒng)是非常值得的，起碼不會(huì)迅速地被淘汰 [3]。

當(dāng)今PC音頻的進(jìn)一步發(fā)展變化將主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：ISA聲卡向PCI聲卡過(guò)渡；更為逼真的回放效果；高質(zhì)量的3D音效；轉(zhuǎn)向USB音頻設(shè)備 [3]。

組成

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數(shù)字信號(hào)處理芯片

數(shù)字信號(hào)處理芯片可以完成各種信號(hào)的記錄和播放任務(wù)，還可以完成許多處理工作，如音頻壓縮與解壓縮運(yùn)算、改變采樣頻率、解釋MIDI指令或符號(hào)以及控制和協(xié)調(diào)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DMA）工作 [4]。

A/D和D/A轉(zhuǎn)換器

聲音原本以模擬波形的形式出現(xiàn)，必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式才能在計(jì)算機(jī)中使用。為實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，聲音卡含有把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，使數(shù)據(jù)可存入磁盤中 [4]。

為了把聲音輸出信號(hào)送給喇叭或其他設(shè)備播出，聲卡必須使用D/A轉(zhuǎn)換器，把計(jì)算機(jī)中以數(shù)字形式表示的聲音轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)播出 [4]。

總線接口芯片

總線接口芯片在聲卡與系統(tǒng)總線之間傳輸命令與數(shù)據(jù) [4]。

音樂(lè)合成器

音樂(lè)合成器負(fù)責(zé)將數(shù)字音頻波形數(shù)據(jù)或MIDI消息合成為聲音 [4]。

混音器

混音器可以將不同途徑，如話筒或線路輸入、CD輸入的聲音信號(hào)進(jìn)行混合。此外，混音器還為用戶提供軟件控制音量的功能 [4]。

基本結(jié)構(gòu)

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聲音控制芯片

聲音控制芯片是把從輸入設(shè)備中獲取聲音模擬信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成一串數(shù)字信號(hào)，采樣存儲(chǔ)到電腦中。重放時(shí)，這些數(shù)字信號(hào)送到一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器還原為模擬波形，放大后送到揚(yáng)聲器發(fā)聲 [5]。

數(shù)字信號(hào)處理器

DSP芯片通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種功能。它可以處理有關(guān)聲音的命令、執(zhí)行壓縮和解壓縮程序、增加特殊聲效和傳真MODEM等。大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，加速了多媒體軟件的執(zhí)行。但是，低檔聲卡一般沒(méi)有安裝DSP，高檔聲卡才配有DSP芯片 [6]。

FM合成芯片

低檔聲卡一般采用FM合成聲音，以降低成本。FM合成芯片的作用就是用來(lái)產(chǎn)生合成聲音 [6]。

波形合成表

在波表ROM中存放有實(shí)際樂(lè)音的聲音樣本，供播放MIDI使用。一般的中高檔聲卡都采用波表方式，可以獲得十分逼真的使用效果 [6]。

波表合成器芯片

該芯片的功能是按照MIDI命令，讀取波表ROM中的樣本聲音合成并轉(zhuǎn)換成實(shí)際的樂(lè)音。低檔聲卡沒(méi)有這個(gè)芯片 [6]。

跳線

跳線是用來(lái)設(shè)置聲卡的硬件設(shè)備，包括CD-ROM的I/O地址、聲卡的I/O地址的設(shè)置。聲卡上游戲端口的設(shè)置(開或關(guān))、聲卡的IRQ(中斷請(qǐng)求號(hào))和DMA通道的設(shè)置，不能與系統(tǒng)上其他設(shè)備的設(shè)置相沖突，否則，聲卡無(wú)法工作甚至使整個(gè)計(jì)算機(jī)死機(jī) [7]。

（1）I/O口地址

PC機(jī)所連接的外設(shè)都擁有一個(gè)輸入/輸出地址，即I/O地址。每個(gè)設(shè)備必須使用唯一的I/O地址，聲卡在出廠時(shí)通常設(shè)有缺省的I/O地址，其地址范圍為220H～260H [7]。

（2）IRQ(中斷請(qǐng)求)號(hào)

每個(gè)外部設(shè)備都有唯一的一個(gè)中斷號(hào)。聲卡Sound Blaster缺省IRQ號(hào)為7，而Sound Blaster PRO的缺省IRQ號(hào)為5 [7]。

（3）DMA通道

聲卡錄制或播放數(shù)字音頻時(shí)，將使用DMA通道，在其本身與RAM之間傳送音頻數(shù)據(jù)，而無(wú)需CPU干預(yù)，以提高數(shù)據(jù)傳輸率和CPU的利用率。16位聲卡有兩個(gè)DMA通道，一個(gè)用于8位音頻數(shù)據(jù)傳輸，另一個(gè)則用于16位音頻數(shù)據(jù)傳輸 [7]。

（4）游戲桿端口

聲卡

聲卡上有一個(gè)游戲桿連接器。若一個(gè)游戲桿已經(jīng)連在機(jī)器上，則應(yīng)使聲卡上的游戲桿跳接器處于未選用狀態(tài)。否則，2個(gè)游戲桿互相沖突 [7]。

工作原理

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聲卡

聲卡從話筒中獲取聲音模擬信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，將聲波振幅信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字信號(hào)，存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。重放時(shí)，這些數(shù)字信號(hào)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，以同樣的采樣速度還原為模擬波形，放大后送到揚(yáng)聲器發(fā)聲，這一技術(shù)稱為脈沖編碼調(diào)制技術(shù)(PCM) [8]。

主要作用

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1、數(shù)字聲音文件。通過(guò)聲卡及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序的控制，采集來(lái)自話筒、收錄機(jī)等音源的信號(hào)，壓縮后被存放在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存或硬盤中 [6]。

2、激光盤壓縮的數(shù)字化聲音文件還原成高質(zhì)量的聲音信號(hào)，放大后通過(guò)揚(yáng)聲器放出 [6]。

3、數(shù)字化的聲音文件進(jìn)行加工，以達(dá)到某一特定的音頻效果 [6]。

4、音量，對(duì)各種音源進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)混響器的功能 [6]。

5、合成技術(shù)，通過(guò)聲卡朗讀文本信息。如讀英語(yǔ)單詞和句子，奏音樂(lè)等 [6]。

6、音頻識(shí)別功能，讓操作者用口令指揮計(jì)算機(jī)工作 [6]。

7、電子樂(lè)器。另外，在驅(qū)動(dòng)程序的作用下，聲卡可以將MIDI格式存放的文件輸出到相應(yīng)的電子樂(lè)器中，發(fā)出相應(yīng)的聲音。使電子樂(lè)器受聲卡的指揮 [6]。

聲卡

類型

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聲卡發(fā)展至今，主要分為板卡式、集成式和外置式三種接口類型，以適用不同用戶的需求，三種類型的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn) [9]。

板卡式

卡式產(chǎn)品是現(xiàn)今市場(chǎng)上的中堅(jiān)力量，產(chǎn)品涵蓋低、中、高各檔次，售價(jià)從幾十元至上千元不等。早期的板卡式產(chǎn)品多為ISA接口，由于此接口總線帶寬較低、功能單一、占用系統(tǒng)資源過(guò)多，已被淘汰。PCI則取代了ISA接口成為主流，它們擁有更好的性能及兼容性，支持即插即用，安裝使用都很方便 [9]。

集成式

聲卡只會(huì)影響到電腦的音質(zhì)，對(duì)PC用戶較敏感的系統(tǒng)性能并沒(méi)有什么關(guān)系。因此，大多用戶對(duì)聲卡的要求都滿足于能用就行，更愿將資金投入到能增強(qiáng)系統(tǒng)性能的部分。雖然板卡式產(chǎn)品的兼容性、易用性及性能都能滿足市場(chǎng)需求，但為了追求更為廉價(jià)與簡(jiǎn)便，集成式聲卡出現(xiàn)了 [9]。

此類產(chǎn)品集成在主板上，具有不占用PCI接口、成本更為低廉、兼容性更好等優(yōu)勢(shì)，能夠滿足普通用戶的絕大多數(shù)音頻需求，自然就受到市場(chǎng)青睞。而且集成聲卡的技術(shù)也在不斷進(jìn)步，PCI聲卡具有的多聲道、低CPU占有率等優(yōu)勢(shì)也相繼出現(xiàn)在集成聲卡上，它也由此占據(jù)了主導(dǎo)地位，占據(jù)了聲卡市場(chǎng)的大半壁江山 [9]。

集成聲卡大致可分為軟聲卡和硬聲卡，軟聲卡僅集成了一塊信號(hào)采集編碼的Audio CODEC芯片，聲音部分的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算由CPU來(lái)完成，因此對(duì)cpu的占有率相對(duì)較高。硬聲卡的設(shè)計(jì)與pci式聲卡相同，只是將兩塊芯片集成在主板上 [9]。

外置式

聲卡

是創(chuàng)新公司獨(dú)家推出的一個(gè)新興事物，它通過(guò)USB接口與PC連接，具有使用方便、便于移動(dòng)等優(yōu)勢(shì)。但這類產(chǎn)品主要應(yīng)用于特殊環(huán)境，如連接筆記本實(shí)現(xiàn)更好的音質(zhì)等。市場(chǎng)上的外置聲卡并不多 [9]。