声卡基本原理介绍及基本构造
电脑上的声卡能够做什么呢?简单地说,它能够使电脑发出声音,声音质量的好坏是和声卡的品质分不开的。声卡还有什么功能?它还可以接驳麦克风使你的电脑成为一台录音机,能够接驳电子乐器,能够支持游戏手柄,声卡的作用着实不可忽视。
从声音数位化谈起
在自然界我们所听到的声音都是经由空气或一些介质所传播的, 就物理学的观点来看, 声音可以用波形图表示出音高(Pitch)、音量(Volume)、音色(Tone或Timbre) 叁种组成要素。这些声音都是连续的讯号,也就是所谓的类 比讯号;然而我们都清楚电脑只能处理0或1的数位讯号, 也就是不连续的讯号。由此可 见一片声卡最基本的功能,就是要有把所录到的类比讯号转换成为电脑可 以接受的数位讯号,以及将处理完成的数位音源讯号转换成类比音源讯号输出,一般将这两种过程称作:Analog-to-Digital Conversion (ADC) 与Digital- to-Analog Conversion (DAC)。
取样频率与解析度
通常要把类比讯号转换成数位讯号时,必须经过一种取样(sampling)的过程。在取样的过程中有几个参数会影响到转换後声音的品质, 其中之一就是取样频率(sampling rate)。一般而言取样频率要高过原音源的最高频率才行,其单位是以赫兹(Hz)来表示, 1Hz就代表每秒 取样一次,人类所能听到的声 音频率最高大约在20KHz左右, 所以取样频率至少要高於20kHz。另一个影响因素是取样解析度(samplingresolution), 取样解析度可以用位元(bits)来解释, 如果声卡是8位元, 就是每次取样的数据可解析成 2的8次方 = 256种表示等级, 所以如果 是16位元的声卡就有65536种, 如果不考虑设计的因素, 解析度高的16位元声卡要比8位元声卡来的好听。
采样频率是指每秒钟对音频信号的采样次数。单位时间内采样次数越多,即采样频率越高,数字信号就越接近原声。根据奈魁斯特的采样定理,采样频率只要达到信号最高频率的两倍,就能精确描述被采样的信号。一般来说,人耳的听力范围在20hz到20Khz之间,因此,只要采样频率达到20Khz×2=40Khz时,就可以满足人们的要求。现时大多数声卡的采样频率都已达到44.1或48Khz即达到所谓的CD音质水平了。一般若要达到雷射唱机(即CD唱机)的水准,取样解析度至少要16bit, 取样频率要在44.1KHz左右,这也就是为什麽目前一般声卡的最高取样频率都是44.1KHz的原因。
关键词:声卡基本原理,输出入装置,采样频率,PCM音源,声音的处理流程