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PC的嗓子--部分主流声卡简介


http://www.enorth.com.cn  2001-10-26 14:07

  我们现在很难想象一个没有任何声音的世界将会怎样,而PC世界也是如此,有多少人还会喜欢那种玩游戏没有配音的感觉呢?如果将PC比作一个人,那么声卡无疑就相当于人的嗓子。我相信,每个人都希望自己能有一副好嗓子,让自己的声音能给他人留下好印象。我今天希望以具体产品为对象,向大家介绍目前市场上的主流声卡,希望对你选购有一定帮助。

  一、声卡的主要性能指标

  客观地评价一个声卡,与主观的试听相比,实际的物理性能参数更为重要,它体现了一个声卡的总体音响特征,会影响到最终的播放效果。由于声卡在处理声音时通常要经过多道手续,并且又身处于电磁环境复杂的机箱内,所以要想保持原汁原味确实不太容易。其中,涉及到试听感觉的性能指标主要有3个,分别是信噪比(SNR,Signal toNoiseRatio)、总谐波失真(THD+N,TotalHarmonicDistortion+Noise)与频率响应(FR,Frequency Response),下面分别作一简单介绍。

  SNR是对声卡抑制噪音能力的一个评价。声卡处理的是对我们有用的音频信号,而噪音是指我们不希望有的音频信号,通常是一些规律且难听的声音,是背景噪音(由机箱内电磁干扰产生)与声卡各部件在工作时产生的“杂音”的总合,声卡应该尽量屏蔽和减少这些噪音的出现与功率(音量)。在没有出现饱和与截止的情况下,有用信号功率与噪音信号功率的比值就是SNR,单位为分贝(dB,decibel)。SNR值越高说明声卡的滤波效能越好,声音听起来也就越清晰。按照微软在PC 98中的规定,声卡的SNR值必须≥80dB才算合格。而从AC97(Intel根据当时的PCxx所制订的针对声卡的规范,全称为Audio Codec)开始,都要求声卡上的A/D、D/A与混音的工作与数字音效芯片分离,由一枚单独的芯片完成以保证良好的信噪比。该芯片即称为Codec(Coder-Decoder,编码/解码器)。

  THD+N是对声卡保真度的一个总体评价。它将输入到声卡的信号与声卡输出的信号相比较,看看它们波形的吻合程度,当然是完全吻合最好。但是,当通过D/A转换或非线性放大器之后,肯定会存在某种程度的失真,主要是多次谐波的出现。THD+N就是代表这种失真的程度,并将噪音的影响也考虑在内(即+N)。单位也是分贝(dB),数值越低就意味着声卡的失真率越小,对保持声音的原汁原味大有好处。一般来说,声卡的THD+N值至少要高于-60dB。

  FR是对声卡D/A与A/D转换器频率响应能力的评价。人耳对声音的收? 围是20Hz-20KHz,作为声卡应该对这一范围内的音频信号有良好的响应能力,以忠实地重现播放的声音。你可以把FR看作是声卡的D/A与A/D转换器在20-20KHz之间的频率响应曲线(这两者的曲线基本相同)。理论上,声卡应该对20Hz-20KHz这一范围内的音频信号保持“直线式”的响应效果,突起(即功率增益)或下滑(即功率衰减)都是一种失真,从而影响到保持原汁原味的程度。FR一般用坐标图表示,y轴代表增益/衰减幅度,单位dB,x轴就是频率。数字表达方法为ydB/xHz,基准也是理想的情况是0dB/nHz(n代表20至20000之间的任何数值,),微软规定FR曲线的突起与下滑幅度不能超过3dB(即在±3dB范围之内)。不过,由于现在大部分有源音箱都具有单独调整高音(Treble)与低音(Bass)的功能,因此可在一定程度上弥补一些声卡频响不良的缺陷。

  二、部分声卡简介

  现在市场上的声卡主要以PCI界面(使用专用的PCI音效芯片)为主,ISA声卡与ISA音效芯片几乎不再生产,将渐渐成为历史。有关PCI声卡与ISA声卡的技术特征与比较,大家可参看以前的专文,在此只简单介绍。

  PCI总线典型的数据传输俣任?32Mbps(bitspersecond,每秒传送位数),相当于16.5Mbytes/S(132Mbps÷8)。ISA总线的典型速度为6Mbps,相当于0.75Mb/S,两者相差22倍。由于在单位时间里可传送更多的数据,所以PCI声卡的多任务工作能力要远远高于ISA声卡,并且还能有效降低CPU占用率,对保持系统的总体速度有很大好处。另外,由于数据传输率高,还可以使用主板上的内存来代替以往ISA声卡上的存储部件,从而降低了成本。而且,高数据带宽也为轻易实现3D环绕音效提供了有利的条件。但是,PCI声卡因为不提供DMA设置,所以在与老DOS游戏兼容方面一直是一大问题。不过,随着支持Windows 9x的游戏迅速流行与SBLink接口等折中方案的出现,使这一问题得到了较好的解决。

  需要指出的是,较为成熟的PCI声卡到98年下半年才开始出现,在此之前出品的PCI声卡芯片多是过渡性质的产品,在声音质量上与ISA芯片相比并没有优势可言,而且周边环境(如操作系统和主板)的支持也不全面、成熟,这使当时的PCI声卡并不出众,尤其与Sound BlasterAWE64Gold相比仍有较大的差距。随着SoundBlasterPCI系列声卡以及其他著名厂商的PCI声卡(如Diamond的Monster Sound与SonicImpact)的出现,市场才真正出现了变化。此时,SoundBlasterAWE64Gold的纯音响播放质量也开始受到挑战,而在3D音效方面的劣势也更加明显。另外,从PC 98规范开始,Microsoft与Intel就宣布不再支持ISA总线的外围设备,其中当然包括了ISA声卡,这无疑为PCI声卡的发展制定了一项强迫式的“政策”。由此可见,虽然现有的 PCI声卡仍不算很成熟,与ISA声卡的岁数相比还比较年轻,但取代后者肯定是大势所趋。因此,如果要购买声卡,推荐选择PCI产品,但若不讲究3D音效,那些高档的ISA声卡也可以考虑。

  好啦,下面就开始介绍目前国内市场上部分主流的声卡,为了方便大家比较,我搜集了它们在APST(AudioPrecision SystemTwo)专业音响测试仪下的SNR、THD+N与FR的测试结果(使用16Bit立体声模式、44.1KHz采样频率)。由于资料来源于台湾版《PC Magazine》,因此较具权威性。不过,需要指出的是,虽然所列出的SNR与THD+N数据的精度都为0.xxx,但事实上由于PC机内部环境的随机影响,同一产品做10次测试,可能会出现10个不同的数值,因此最后两位是没有多大实际意义的,大家在比较时,最多比到0.x就可以了。

  1.创新(Creative)SoundBlasterAWE64Gold

  作为ISA时代的最后一个王者,SoundBlasterAWE64Gold享有极高的荣誉,可以说获奖无数,因此我仍将它列为介绍对象之一。它使用EMU8000音效处理芯片,具有64个复音(32个硬波表+32个软波表)与4Mb波表(Wavetable)样本容量(ROM),并可通过专用的存储模块(MM,Memory Module)扩充至28M。另外,它还附送了许多高级音响编辑软件,提供了包括音响修整、音色库(SF,SoundFont)管理与残响、和声等专业功能。在其他方面,镀金的RCA端口、多层电路板设计、率先采用索尼/菲利浦数字交换格式接口(S/PDIF,Sony/Philips DigitalInterchangeFormat,可直接向音响设备输出数字音频信号)等等,都体现了SBAWE64Gold对音色质量的严格要求。时至今日,它仍是电脑音响发烧友们的上佳选择,只不过在玩家们所看重的3D音效方面显得比较薄弱。在APST的测试中,SB AWE64Gold表现出色,令许多最近出品的PCI声卡都自愧不如。实测SNR:82.719dB;THD+N:-81.992dB;FR几乎是一条直线,低端在30Hz才开始衰减,到20Hz时衰减幅度只为-0.5dB。高端在接近20KHz时才开始衰减(下滑),到20KHz时衰减幅度为-1dB,表现相当优秀。

  2.创新SoundAWEPCI64

  SoundBlasterPCI64应该是创新公司自己的第一款PCI声卡,它与早期较低档的EnsoniqAudio PCI32(主要由Ensoniq公司设计,该公司后被创新兼并)一起构成了创新的第一代PCI产品线,可以说意义重大。SBPCI 64其实是EnsoniqAudioPCI32的改进型,主要是增加了一些新的功能。而且,为了完全解决PCI声卡与Sound Blaster兼容的问题,创新公司还开发了一种软件与硬件相结合的专利(主要是为配合SBLink接口)。SBPCI64使用的是与Ensoniq AudioPCI32相同的ES1371音效处理芯片,可使用最多8Mb-RAM保存波表样本并沿用创新的64Voice Wavetable合成器,具有64个复音。同时,它还可以通过模拟的方式接驳4个音箱来构成一个完整的3D音响空间。而且,如果能得到创新公司提供的升级文件(到http://www.ctlsg.creaf.com/support/drivers/下载)便可让SB PCI64完全支持EAX环境音效,这是创新目前最引以为豪的PC音频环绕技术,并且可以通过专用的函数库兼容A3D。在APST的测试中,SB PCI64表现较好,在PCI声卡中属中等偏上水平。

  实测SNR:85.633dB;THD+N:-82.082dB;FR较为平稳,低端在55Hz附近开始减,20Hz时衰减幅度为-1.3dB。高端在接近13KHz时开始衰减,到20KHz时衰减幅度为-1.8dB,表现还算不错。

  3.创新SoundBlasterPCI128

  SoundBlasterPCI128可以说是创新在SBPCI64的基础上全新设计的产品,但它主要针对家用娱乐市场而皇且匀〈鶶B AWE64Gold为目标。SBPCI128沿用了PCI64中的64VoiceWavetable合成器,并通过新增的软波表使之具有了128个复音的能力(最多可使用8MRAM保存波表样本),这有助于你编写更为动听的MIDI。但由于这128个音响中只有32个是由硬件波表生成的,其余的都是软波表的产物,因此SB PCI128要求系统CPU至少为Pentium100并具有16M内存。在其他方面,由于SBPCI128使用了创新开发的“Creative 5507”音效处理芯片,使其真正具有了4.1声道环绕能力。与SBPCI64一样,你也可以将其升级以支持EAX音效,配合创新自己的PC WorksFourPointSurround音箱,效果出众。另外,SBPCI128声卡还有一个功率为6W的立体声放大器,以弥补一些低档音箱功率不足的缺陷。在APST的测试中,PCI 128显得比PCI64更为成熟,是创新公司在PCI声卡领域中的得意之作。

  实测SNR:86.609dB;THD+N:-86.443dB;FR较PCI64更为平稳,低端在48Hz附近开始衰减,20Hz时衰减幅度为-1.0dB。高端在接近15KHz时开始衰减,到20KHz时衰减幅度为-0.9dB,表现很不错。

  4.创新SoundBlasterLive!

  这是一款集成了创新公司400多名工程师的智慧并耗时2年才完成的顶级PCI声卡,从而成为了创新公司最新的旗舰产品。前段时间,有关它的文章可以说是铺天盖地,《大众软件》98年第10期曾对其进行了详细介绍,在此就不多说了。不过,虽然SB Live!在3D环绕等特效处理上技高一筹,但在APST测试中,除了SNR之外,其他成绩较PCI128有退步。

  实测SNR:88.310dB;THD+N:-81.375dB;FR在低端表现很好,几乎没有衰减和增益,但高端在接近10KHz时就开始衰减,到20KHz时衰减幅度为-3.8dB,超出了微软的最低界限,相对于其本身强大的音响效果而言,不能不说是一大遗憾,如果能做得更好,那它将是一块完美的声卡。

  5.创新SoundBlasterLive!Value

  它是SBLive!的简化版,主要是省去了I/O扩展卡和一些附送软件(由原来的3张CD减为1张CD),而其主卡与SBLive!是一模一样的。在APST测试中,表现与SB Live!也几乎相同。

  实测SNR:88.334dB;THD+N:-81.678dB;FR在低端表现很好,几乎没有衰减和增益,但高端在接近10KHz时就开始衰减,到20KHz时衰减幅度为-3.8dB,超出了微软的最低界限,表现与SB Live!基本一样。

  6.帝盟(Diamond)SonicImpactS70

  这是著名的帝盟公司早期推出的PCI声卡,在《大众软件》98年11月上有过介绍。它使用的是ESS公司出品的ES1968S(即Maestro-2)音效处理芯片,支持下载样本功能(DLS,DownLoadable Sample)并与Maestro-1(ES1948F)一样内建双声道引擎,具有64个复音,可使用最多8Mb-RAM保存波表样本。而且,它还采用了CRL(Central ResearchLaboratories)提供的Sensaura3D音效演算方法以支持DirectSound3D,其原理类似于A3D,具有HRTF功能,实际效果也差不多。此外,Maestro-2还支持ACPI 1.0与APM2.1能源管理规范,是针对笔记本电脑设计的产品。SIS70虽是一款廉价的PCI声卡,但最多可支持最多4只音箱,而其极为出众的物理性能也使它成为PCI声卡的经典之作。在APST测试中,S70取得了最好的综合成绩。

  实测SNR:94.021dB;THD+N:-94.022dB;FR可以说就是一条直线,表现非常优秀。

  7.帝盟SonicImpactS90

  这是帝盟公司继S70之后于98年底推出的第二款廉价PCI声卡,其相对于SonicImpactS70最主要的改进是采用了与Diamond结盟的Aureal Semiconductor公司的VortexAU8820B2音效处理芯片,完全支持A3D音效,在3D环绕效果上比S70有不小的提高,如果配合相应的软件,它还可以进行Dolby Digital(AC-3)的解码操作。在复音数量方面与S70相同,使用64复音硬波表并支持DLS,最多可使用4Mb-RAM来存储波表样本。由于在AU8820B2中加入了新的Sound Blaster/Pro模拟技术,使S90能更好地支持DOS游戏。而且,随卡还附送大量实用音频工具软件,是一款优秀的多功能廉价PCI声卡。在APST测试中,SI S90也表现出了较高的品质。

实测SNR:93.510dB;THD+N:-78.544dB;FR在低端表现很好,几乎没有衰减和增益,而高端接近10KHz时就开始衰减,但速度缓慢,在19KHz附近时衰减幅度为-1.0dB,到20KHz时迅速达到-2.4dB,综合表现较好。

  8.帝盟MonsterSoundM80

  MonsterSound系列是帝盟公司的高档声卡,在用料和设计上都更为讲究。MonsterSoundM80使用的是帝盟自己的Freedom 5600PCI控制芯片,音效处理芯片为较罕见的AnalogDevices2181,内置A3D算法,配合相应的软件可兼容A3D音效。值得注意的是,MS M80是使用AdMOSAdwave32波表子卡来进行波表合成的,它提供了高质量32复音,最多可拥有12到16M波表样本RAM。而且为了解决与老DOS兼容的问题,MS M80还专门附送了一根由著名的MonsterCable公司出品的立体音频串接线,用于与原来的ISA声卡相接。由于使用了子卡设计并附送高级电缆,MS M80的成本似乎高了些,而且在APST的测试中,MSM80的表现也属一般。

  实测SNR:80.502dB;THD+N:-79.802dB;FR在低端表现较好,在35Hz附近开始衰减,到20Hz时衰减幅度为0.6dB。高端在18KHz附近开始衰减,但速度较快,到20KHz时迅速达到了-1.8dB,综合表现还算可以。

  9.启亨(Tripex)呛红辣椒A3DPro

  启亨是台湾著名的PC外设厂商,主攻多媒体与通信领域,在国内也较有名气。虽然取名为“呛红辣椒A3DPro”,但并没有使用Aureal Semiconductor公司的音效芯片,而是ESS公司的Maestro-2。其基本功能与SIS70及其他使用同种芯片的产品大体一样,具有Sensaura 3D音效(兼容A3D)并支持4只音箱。但是,在驱动程序方面启亨则自己下了一番功夫,它可以自己侦测周边的PC外设并依此安装、调整驱动程序,让用户得以轻松使用。呛红辣椒A3D Pro在APST测试中,表现不是很好,与SIS70有较大的差距。

实测SNR:82.001dB;THD+N:-48.711dB;FR在高端表现较优秀,在临近20KHz时才出现衰减,到20KHz时幅度为-0.5dB。但是在低端,从150Hz就开始衰减,到20Hz时衰减幅度已达到-6.9dB,综合表现不太令人满意。

  三、最终的评价

  由于上述几款声卡包含了当前大部分的音频芯片,因此它们具有一定的代表性。通过具体数值的比较,相信大家心中已有了自己的看法。对于具体的选择,就看自己的喜好了。

  在上文的介绍中,我相信你能发现即使是使用相同芯片的声卡,其实际的音响特征可能也会有很大的差别,这显然不是芯片本身的问题,而是厂家在具体的电路设计与其他元件的选用上有所不同,比如负责D/A与A/D转换的Codec芯片和卡上的电容、电阻等元器件的质量都会对音响特征产生很大的影响,而这种差别也容易在声卡的价格上体现出来(限使用同类芯片的产品和相同的功能)。

  不过,对声卡而言,音响特征固然十分重要,但在很多时候,出于条件所限我们都是靠主观试听音响效果来下结论,此时就涉及到了具体的波表样本质量、MIDI模型的精细程度、3D环绕技术先进与否等多方面因素了,它们只能靠个人的感觉去体会,毕竟它们很难在SNR、THD+N和FR的测试中体现出来。因此,音响特征不能代表MIDI、3D环绕、特技等音效的品质。比如,DIAMOND S70的音响特征虽然最优秀,但在播放MIDI时,效果与SBAWE64Gold相比仍有差距,原因即在于此。这就好似音响发烧界中的“石胆之争”,有许多人都认为虽然晶体管放大器(即石机)的物理性能比电子管放大器(即胆机)好,但后者的音色让人听起来更舒服。

  总的来说,创新公司与帝盟公司的中高档声卡在波表质量与MIDI效果方面一直有良好表现,通过实际的试听你能感觉到它们仍处于领先的地位,而雅马哈的XG与软波表技术,也具有出色的效果,在这场竞争中已崭露头角。

  虽然还有不少品牌的声卡没有介绍,但读者可在使用同类芯片的声卡中选择,通过上文的分析,买价钱较高的那款或许更保险些。除了上述较有代表性的几款声卡所用的芯片之外,目前市场上还有不少使用其他芯片的声卡,但限于篇幅不再一一尽述。

  四、声卡面临的挑战

  现在有什么技术会挑战PCI声卡?难道是类似于AGP的局部总线?没错!有意深入多媒体领域的Intel公司在98年下半年就与美国著名的通信、航空航天设备厂商洛克韦尔公司(Rockwell)制定了AMR (Audio/ModemRiser)技术规格,从名字上就可以看出其反叛(Riser)的角色。该技术旨在用一枚芯片取代声卡与Modem的功能,从而进一步提高PC机的集成度。AMR将使用类似于AGP的AMR独立总线与插槽,数据交换速度大大快于现有的PCI总线。洛克韦尔公司已经开发出了使用该技术的RipTide芯片组,今年初已开始使用在个人电脑上,它除了具有Modem与电话功能外还具有Line In和SpeakerOut功能,对现有的PCI声卡将构成不小的威胁。

  至于另一个挑战则来自于USB音箱。音箱?没错,就是音箱。USB音箱需要与WindowsOSR2.1或Windows 98等支持USB的操作系统配合使用,通过USB接口直接获取数字音频信号,再由音箱内的D/A部件转换成模拟信号,然后进行放大处理。由于声卡不再负责D/A转换任务,使易受噪音污染的模拟音频信号在PC机箱外产生,因此可以最大限度排除机箱内其他电脑配件的电磁干扰,从而使音色更为干净、纯美。比如美国Aletc Lansing公司最新推出的第二代USB有源音箱ADA70,它完全以CompliantAudioClass1USB规格制造,可脱离声卡独立工作。但是,如果想得到A3D、EAX等特殊音效,目前则仍需声卡的配合。不过已有公司计划将这些专用的音效芯片乃至Dolby Digital(AC-3)的解码电路集成于音箱内部,到时声卡的末日可能就真的来到了。

编辑 赵海涛 电脑报
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