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大觉者电脑音乐教程『第七课』——声卡漫谈

? 信息发布:网站管理员? 发布时间:2008-12-12 17:06:24 ?点击次数:1471


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哪怕你是刚刚接触电脑音乐,你也肯定会知道,声卡对于我们这些玩音乐的人来说,是一个多么重要的东西。因为一切声音都是从声卡里出来的,没有声卡,那就什么也听不到了(真是废话啊),这节课我们要讲的就是电脑音乐系统中最重要的一件设备——声卡。

在以前我们曾经讲过,声卡是干什么的?它的“工作职责”很简单,就是负责声音的进出。也就是音频I/O。(读者问:IC、IP、IQ我都知道是什么意思,IO是什么?)

呵呵……I就是In,O就是Out。IO当然就是进和出啦。呵呵。就是录音的时候,声卡把声音变成数字,而播放的时候,声卡把数字变成声音。声卡就是干这个的。

我们所说的“专业声卡”,是被设计用来录音和做音乐的。而“民用声卡”,则是为娱乐、欣赏而设计的。专业声卡也被成为“音频接口”或者“音频卡”,台湾则叫“音效卡”,反正都是一个意思。因为它的工作就是这个。早期,声卡还充当音源,自带波表音色,不过那是上个世纪的事情了。

在没有声卡之前,电脑都是哑巴,只是机箱里有一个小喇叭,电脑需要提示什么的时候就会“滴”一声,这个东西当然不算是电脑发出声音。第一台真正会发出声音的电脑不是PC机,而是苹果电脑。第一台带有声效的苹果电脑在记者招待会上当场播放出了一段语音,现在看来那个效果肯定是无法恭维的了。但这段语音可以说是电脑音频技术的开端。

世界上第一块声卡叫做ADLIB魔奇音效卡,于1984年诞生于英国的ADLIB AUDIO公司。可以说ADLIB公司是名副其实的“声卡之父”。当然,那时的技术还很落后,在性能上存在着许多不足之处,就拿这块声卡来说,它是单声道的,而且音质现在看来简直是烂到极点,但无疑它的诞生,开创了电脑音频技术的先河。


?ADLIB魔奇音效卡

真正把声卡带入个人电脑领域的,就是我们都很熟悉的新加坡CREATIVE创新公司。其实,CREATIVE研发声卡的历史并不比ADLIB短,但由于早期创新公司规模还很小,研发的产品只是停留在实验室阶段,没有大规模投放市场。一直到了80年代末90年代初,“多媒体电脑”的概念问世,CREATIVE才抓住了这个千载难逢的机遇,成功研制并推出了Sound Blaster“声霸卡”。使其成为了第一代主流声卡的代名词。尤其是后来的SB Live声卡,可以说是声卡历史上最为经典的一块声卡。

记得当时,拥有一块SB Live声卡可以说是所有音乐爱好者的奢望,它的音质在当时被奉为天籁之音。当时卡还附带MIDI子卡和Cakewalk软件。


?带MIDI子卡的SB Live声卡

电脑的发展实在是太快了,电脑音频技术的迅速普及,使得声卡的发展日新月异,层出不穷。尤其是现在,个人音乐工作室的迅速普及,使得各大公司都看准了个人音乐工作室这个庞大的市场,各种不同档次的专业声卡多得令人目不暇接,而且很多专业声卡的价格并不高,完全是针对个人工作室来设计的。

下面,我们来说说一块声卡的构成。

拿起一块声卡,你可以看到各种各样的芯片,但最重要的芯片只有三类,那就是DSP芯片、I/O控制芯片和CODEC芯片。

我们首先来说说DSP芯片。DSP就是Digital Signal Processor简称,意为“数字信号处理器”,它是使用数字逻辑电路对数字信号进行处理的芯片。DSP就如同CPU一样,拥有一定的运算能力,而且是专门为音频处理服务的。可以说,它是整个声卡的CPU。

DSP芯片是可编程的,因此设计者让它干什么,它就干什么。一般来说它主要有两种作用:一种是用来协调和控制控制整个声卡上音频、MIDI等电路的工作,或者是游戏、DVD、MP3解码、MIDI等硬件加速。而另一种功能则是对数字音频信号的运算处理。我们常说的带DSP芯片的专业声卡,主要是指后者。比如大名鼎鼎的Pulsar声卡,就是用DSP芯片来运行各种效果器插件、合成器插件的。这些效果器、合成器插件完全使用DSP芯片来运算,而不占用电脑的CPU资源。现在的专业音乐制作人一般还都配备专门的DSP效果卡,比如UAD-1、TC PowerCore等。


?PulsarII声卡上的6块DSP芯片

SB Live上的DSP芯片,本来它是没有用作运行效果器的,仅仅是用于声卡的工作协调。但装上了KX驱动之后,它便可以运行专门的效果器插件了。所以DSP芯片究竟充当什么角色,是由其驱动程序来决定的。


?KX驱动下的SB Live运行着混响效果器DSP插件

并不是所有的声卡都有DSP芯片,很多声卡没有DSP,比如坦克的一些声卡、M-Audio的AP2496等等。它们直接使用I/O控制芯片来做为主芯片。或者,有的声卡有DSP芯片但并不让DSP去运行效果器插件,而是只负责声卡的工作。

I/O控制芯片,顾名思义就是负责和协调声卡输入输出控制的,现在有很多声卡本身就是纯粹的音频接口,因此没有DSP,而是只靠I/O芯片来协调音频的输入输出。比如MAYA1010声卡就是使用VIA Envy24这个I/O芯片。VIA Envy24芯片内部拥有最多20条的36位数字混音通道,并且采用I2S协议和DAC连接,被广泛应用于低端的专业声卡。


?VIA/ICEnsemble Envy24 I/O芯片

CODEC,它是编码解码器,它的作用,也就是声卡最关键的两个作用——把来自电脑的数字信号转化为模拟音频信号;把声卡模拟输入的模拟音频信号转化为数字信号。它的组成部分主要就是我们以前讲过的ADC和DAC芯片。也就是统称的AD/DA。

所以可以说这是决定声卡音质的最重要部分。一块声卡的模拟输入输出品质和CODEC的转换品质有着很大的关系。如果说DSP或I/O控制器决定着声卡内部数字信号的质量,那么CODEC就是决定着模拟输入输出的好坏。衡量一块声卡的音质,往往要看它使用的是什么样的芯片来做CODEC。


?ECHO MIA MIDI声卡上使用AKM AK4528VF做为ADC转换,音质不错

当然,并不是说只要用的芯片好,音质就一定好,事实并非如此。因为除了这三种主要的芯片之外,整个声卡的其他部分,包括整个声卡模拟电路部分的用料,还有运放芯片等,也都很重要,并不是主芯片的指标高,音质就一定会很好。对于“音质”这个话题,是很难讲的,声卡的芯片性能指标并不完全等于其音质,而且往往商家会在广告文章中宣扬其产品音质如何好,一些测评文章也只标榜它使用XX芯片,而实际音质并不一定就好。且不同的人,对音质的概念也不尽相同。所以,挑选一款音质好的声卡,要多询问用过的人们的口碑,而不能只看广告的宣传和芯片的指数,有的时候,人们的耳朵比软件测出的指标数字更有说服力。

很多专业的音乐人,为了保证更好的音质,根本不使用声卡上的AD/DA转换芯片,而是购买专门的AD/DA来使用。


?Apogee的专业AD/DA

下面我们说一说板载的AC97声卡。AC97,实际上并不是特指板载声卡,而是一种规范。这是1996年6月由5家PC领域最具知名度和权威性的软硬件公司共同提出的声卡标准,全称AUDIO CODEC97。它规定了一些AC97必须遵循的标准,比如16位立体声,48K的采样频率等等。而这却导致了一个问题,因为它规定声卡固定48kHz采样输出,所以其他格式的音频流就必须进行SRC(Sample Rate Convertor)采样频率转换。而专业声卡不必遵循AC97标准,所以也没有SRC的问题。


?板载AC97声卡,就是豆粒大小的一个东西哈

所谓的AC"97软声卡,是只在主板上集成了CODEC芯片,而其他的一切都交给电脑的CPU来做。而所谓的AC"97硬声卡,则一般将I/O芯片和声音解码芯片都整合在主板上。

可能有很多初学的朋友有这个疑问:我刚开始接触电脑音乐,板载声卡能用来练习做音乐吗?

答案是肯定的,没问题!现在的软音源插件以及软采样器,都是直接用运算的方式来导出音频,而运算导出音频的过程,和声卡的音质没有任何的关系。不过,板载声卡都不支持ASIO驱动,因此在使用软音源的时候,必然会产生延迟,也就是按下琴键要过上半秒钟才响,这个可是无法忍受的!不过呵呵,解决的方法很简单,只要你装上一个ASIO驱动,就没有问题啦!比如着名的Wuschel 4ALL ASIO驱动,装上之后,你的板载声卡也可以享受到专业声卡的低延迟。咱们MIDIFAN论坛上有关于它的帖子以及下载。此处不再多说了。


?能使一切烂声卡都支持ASIO的4ALL ASIO驱动

可能初学的朋友还不知道ASIO是怎么回事。这就要牵扯到声卡驱动了。驱动是声卡的灵魂,是至关重要的东西。下面说一下声卡所支持的一些常用驱动标准。

1.MME--这是个老标准了,工作在所有版本的Windows9X平台上。目前还有一些老音频软件使用这个驱动来工作,MME基本已经退休了。

2.WDM--微软制定的Windows音频驱动,它工作在Win98 SE以后版本的Windows平台中,使用WDM驱动标准的声卡,可以一定程度地降低音频流的延迟时间。我们平时听音乐的播放器一般都是使用它。一些专业音频软件也使用它。

3.GSIF--GigaStudio Interface的缩写,GigaStudio是现在应用非常广泛的软采样软件。如果你想流畅运行独立版本的GigaStudio采样软件,那么声卡就必须要支持GSIF。

4.ASIO--这是目前我们制作音乐最常用的驱动,也是最重要的。关于ASIO,大家可以看看下面这篇文章,预习一下关于ASIO和软音源插件的知识。

点击此处阅读《走进插件的时代

那么,既然解决了延迟问题,软音源插件导出音频又和声卡无关,那干吗还用买更好的声卡呢?呵呵,哪有天上掉馅饼的好事。虚拟出的ASIO,确实能解决一定的延迟,但是,一旦轨数稍微一多,挂的插件一多,哈,噼里啪啦的爆音就出来了。况且,板载声卡的音质是无法和那些昂贵的声卡相提并论的,要知道我们在做音乐的时候,听到的一切音乐都是要从声卡里出来,声卡的音质就会直接影响到音乐的制作。如果牵扯录音,那就更别说了,你用板载声卡在网上语音聊天,那个音质是没有问题的,但要专业录音,呵呵,你觉得它音质行吗?

不过,做为初学或者业余爱好,先用板载声卡装上ASIO驱动来练习,是没有问题的。或者也可以买一块二手的SBLive声卡,装上KX驱动也可以使其支持ASIO。关于KX驱动,我以前在论坛写过有关文章,这里就不再赘述了。没有了解过KX驱动的朋友可以去看一下。如果你想专业一些,有点专业精神,嘿嘿,还是买个好声卡吧。


?KX驱动

接下来我们就来了解一下专业声卡的方方面面。

首先是接口。也就是我们平常所说的“几进几出”。需要注意的是,这里的几进几出,指的是真正的物理上的端口,而不是内部的虚拟端口。一个声道被称作一个端口。如果说这个卡是两出,那就是左声道一个输出,右声道一个输出。实际上可能是两个插孔,左右各一个,也可能是一个立体声插孔,但一个立体声插孔也叫两出。一般来说,所有的声卡起码都具备两进两出。声卡的进出口当然是越多越好,多个输入端口的声卡,意味着你可以同时录制多轨,这对于需要录乐队的朋友是必须的。如果你最多只用两个话筒,那两个进口就足够了。

因为拥有多个进出口的声卡,卡上无法放下那么多的接口,一般使用“辫子”来提供输入输出端口,再多的,则使用外置盒。


?M-Audio AP192声卡的“辫子”


?MAYA1010声卡的外置盒

声卡的输出端口有两种,一种是平衡式接口,一种是非平衡式接口。平衡式接口的抗干扰能力强,噪音低,明显要比非平衡式的接口要更好。不过,在连接线不超过10米长度的情况下,两者并没有太明显的区别。所以很多专业声卡也使用非平衡接口。

可能初学的读者会问,究竟什么是“平衡”,什么是“非平衡”?

呵呵,将信号调制成为对称的信号用双线发送,叫做平衡发送。如采用单线,那就是非平衡发送。同样的,接收端用对称接收称为平衡接收;接收端采用非对称接收就是非平衡接收。所以非平衡又叫单端输入或单端输出,使用一个信号端和一个参考端(地线)。而平衡又叫双端输入或双端输出。两个信号端其中一个正相一个反相,另外还有一条地线。

(读者嚷道:你满嘴黑话俺们看不懂!)哈,以前我们不是讲过波的构造么,你可以这样理解,平衡线路是同时传送正相信号和反相后的信号,也就是说,一条线是正信号,另一条线是反相信号。分别叫做热端和冷端。

我们知道声音信号在传送中都会有损耗和干扰,而这两个信号都会受到相同的干扰。然后如果在信号的接受端,用正相信号减去反相信号,由于两端的干扰信号是相同的,于是干扰声就被减掉了,而原信号得到加强。此外,平衡线的地线是悬浮独立的,所以,平衡线在长距离下传输依然具有高信噪比的优点。而非平衡线的长度就不宜过长。


?平衡线接头

所以一根非平衡线里只需要两根线芯。而一根平衡线则是三芯的。这三芯,一芯负责正半波讯号,一芯负责负半波讯号,另外一芯则是地线。由于接地是悬浮独立的,所以在长距离传输时不易受到外界杂波讯号的干扰,具有长距离传输依然具有高信噪比的优点。

非平衡接口有的也用大三芯插座,为什么呢,哈哈,因为它其实是用一个大三芯接口同时输出两个声道。所以还是非平衡的。一般,非平衡口都使用两芯 RCA接头。也就是我们俗称的“莲花头”。


?RCA莲花头

而平衡头则使用大三芯和XLR卡农(CANNON)头,它们都是三芯的。


?XLR母头

高档的声卡一般都使用XLR端口,XLR有个特点,我们知道,插头往往被称作“公”,而插座被称作“母”,顾名思义,都是公的插母的。(怎么觉得这话有点别扭哈哈哈),比如,RCA莲花头一定是公头,而莲花座则一定是母座,但是,XLR卡农接头的插头和插座却都有公母之分。


?XLR公头

接下来再看看其他的接口。现在基本上很多声卡都带有数字输入输出端口。数字口的好处显而易见,它可以直接连接其他具有数字输入输出的设备。比如数字调音台、带有数字输出的音源、合成器等。如果你的音源或者合成器有数字输出,那么直接使用数字口,由于声音走的是数字信号,音质几乎没有任何损耗。

数字口也有平衡和非平衡之分。一般声卡的数字口都是SPDIF非平衡数字口,比如光纤和同轴电缆。


?E-mu 1212M声卡的莲花数字同轴口

而一些更专业的声卡,则是使用AES/EBU平衡数字接口,它的音质要更好。

我们知道,话筒都需要信号放大,电容话筒还需要供电。因此,一些专业声卡本身都具备话筒输入口,也就是带有话放和幻相供电。不过,因此,也有很多的专业声卡不带有话筒输入口,只有线性输入。也就是根本不配备话放和供电,要另配话放。因为,声卡上的话放音质肯定不如专业的独立话放好,且一般声卡都不支持专业话筒所使用的48V幻相供电,而是只支持12V的。因此,购买声卡时需要注意,如果你对录音的要求不是很高,可以直接使用一款带有话放的声卡,直接将话筒插在声卡上使用。而如果你对录音质量要求比较高,则可以另购单独的话放或者调音台。一般,专业录音几乎没有把话筒插在声卡上的,全都是使用单独的话放。

玩音乐,无论是自己做音乐还是录音,都要用到耳机。不少专业声卡是带有耳机接口的。也就是带有耳机放大功能。不过,一些高阻抗的专业耳机,声卡上的耳放是根本推不动的。况且如果录合唱,一般都需要接多个耳机,因此专业用户都是使用单独的耳放,而并不需要声卡自带耳放。

很多专业声卡还具备一种专业的接口: ADAT 光纤接口。ADAT是美国Alesis公司最早开发的ADAT数字多轨录音机接口规格,它可以用一条光纤同时传送8路数字音频信号。专业声卡上的ADAT光纤接口可以用来连接数字录音机以及独立的AD/DA设备。


?E-mu 1212M声卡的ADAT光纤接口

接下来就是MIDI口了。一般专业声卡都具备至少1进1出的MIDI口,有的还带有MIDI THRU口。关于MIDI我们在前面已经讲过。MIDI IN端口,琴发出的MIDI信号就是通过这个口进入电脑。而MIDI OUT口呢,则是发出信号给音源的。如果用的是琴本身的音源,那就是从这个口再发回给琴。MIDI THRU口,则是将从MIDI IN进来的信号再原样地发送出去,给另外一台设备。所以声卡本身具备MIDI接口,是很方便的,如果MIDI设备比较少,则不用再去购买专门的MIDI接口了。不过,也有一些声卡是根本不带MIDI口的,因为这样的卡一般是单纯为录制音频而设计,所以没有MIDI口。


?E-mu 1820M声卡上的MIDI接口

再说说声卡的内部通道。内部通道和真实的输出端口是两码事。它主要是构建灵活的内部音频流环境。比如多个音频软件同时工作,各走各的通道,互不干扰。专业声卡大都具有多个内部通道。

可以说,驱动程序是声卡的灵魂之所在。现在的专业声卡的所谓“驱动”,往往并不只是一个驱动,而是带有声卡本身的软件界面,提供强大的功能。专业声卡往往都支持专业驱动,比如ASIO是所有专业声卡都支持的标准。另外就是GSIF驱动,所谓GSIF,是指声卡是否支持着名的采样器软件GigaStudo。关于GIGA我们以后会讲到的。但现在的GigaStudio已经不再需要GSIF而是使用Rewire模式来运行了,因此也有一些专业声卡并不支持GSIF。

专业声卡还有一个性能就是内录。有相当一部分专业声卡并不支持无损内录,也有一部分声卡支持。其实,现在的音乐软件都是使用直接运算导出音频,包括GigaStudio使用Rewire模式也是直接导出音频的,已经根本不需要内录。所以很多专业声卡不支持内录。内录的方便、直接也是有一定优点的,有很多人还是很喜欢使用内录。目前不少声卡都支持内部虚拟连线,完美地支持无损的内录,比如ESI系列声卡的DirectWIRE跳线和Creamware系列声卡的DSP跳线等。


?Juli@ 声卡的DirectWIRE跳线

目前,除了装在机箱里的PCI声卡之外,专业声卡中还有一类外置的声卡。外置声卡目前分为USB2.0接口的和1394火线接口的两种,火线口的声卡比USB的要更加稳定,传输速度也更好,很受音乐人的欢迎。

其实这样的音频接口已经根本不能称之为“卡”了呵呵。外置声卡最大的优点就是可移动性好,接线方便。因此很受笔记本用户的欢迎,很多人都在使用火线声卡来移动录音作业,比如录现场之类的工作,使用一款外置火线音频接口,是最好的选择。


?MOTU 896外置火线声卡

此外,专业声卡中还有一类是专门为一些软件所设计的,而这些软件也必须要有这个声卡才能运行。比如大名鼎鼎的ProTools系列就是如此。如果你没有专门的卡,就无法使用这个软件。


?为ProTools设计的Digidesign Digi001声卡

最后要说的是一类多功能的音频接口,它们不仅仅包含了声卡的功能,同时还具备其他功能。比如YAMAHA 01X,它既是一个火线声卡,本身又相当于一个数字调音台,还相当于软件控制台,还自带效果器。这类产品使用起来无疑更加方便,移动性也比较好。


?YAMAHA 01X

象这款Novation X-Station 25,它集合成器、声卡、MIDI键盘、MIDI控制器、MIDI接口、效果器6者于一身。一个笔记本电脑再加上它,就什么都有了。很适合外出携带。


?Novation X-Station 25

关于声卡的话题,我们就聊到这里啦。通过这篇文章,我们了解到,声卡是非常重要的,因为要做音乐,你听到的一切声音都是从声卡里出来的,声卡的声音好坏直接关系着你的音乐。从主板自带的AC97声卡,到1000元的价位的低档专业卡,一直到万元以上价位的高档产品,各种类型,不同功能特点的声卡琳琅满目,多得数不清,选购一个最适合自己的声卡,是很重要的。

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说句实话,所有的东西都是一分钱一分货,声卡也不例外。一块千元价位的声卡,是根本不能和万元级别的声卡相提并论的。越贵的东西越好,这个是肯定的。但是,相同价位的不同品牌型号的声卡,其功能、性能上区别也很多。同样的价位,要看你需要的是音质,还是功能。往往功能强大而复杂的声卡,音质却不一定就好,因为其成本都用在那些功能上了。而功能和音质都很强的,价格则必定很昂贵。我们通过了解声卡的方方面面,就可以凭自己的经济情况来确定如何投资,挑选一个最适合自己的声卡。

(待续)


?本文摘自:http://www.midifan.com/
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