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标  题: 声卡芯片的过去与未来（上）  
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Aug  7 07:34:20 1999), 转信

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标  题: 硬件周刊 > 声卡芯片的过去与未来（上）
发信站: 紫 丁 香 (Wed Jul 28 22:22:19 1999), 转信


《 声卡芯片的过去与未来（上） 》
　　想当年声卡还没有出现的时候，PC扬声器是电脑唯一能发声的部件，我们不得不
忍受那种枯燥的音调，玩游戏时也只能听到刺耳的音乐和几乎无法辨别的模拟人声。
也许有不少玩家还记得在Windows 3.x中用"Icon Here It"等软件通过PC扬声器模
拟声卡的痛苦经历，那时我们多么羡慕那些虽然简陋却非常昂贵的第一代声卡。
　　一、从8位单声道到16位立体声
　　最初的声卡都是8位单声道的，虽然比PC扬声器强了不少，而且已经可以通过FM
合成的方法模拟各种真实声音的频谱结构，但比起16位立体声的CD标准来说，仍只
不过是玩具而已。初期的声卡行业一片混乱，充斥各种我们早已无法记得的商标和互
不兼容的产品。最初为声卡定下标准的是Adlib的8位单声道"魔音声卡"，但是由于
创新的Sound Blaster
8位单声道"声霸卡"后来居上，凭借一流的质量和相对完备的功能一举统一了声卡市
场。从此以后，所有的声卡都以"兼容Adlib和Sound Blaster"为己任。之后创新又
推出了立体声的Sound Blaster Pro，其他大大小小的公司则忙着卖各种兼容卡，包括
单声道录音、立体声回放的"准立体声"声卡。
　　创新再接再厉，推出的Sound Blaster 16终于使声卡达到了"CD音质"，16位立
体声的数字音频让我们大开眼界，但其复杂的电路结构带来的高价也让我们望卡兴叹；
后来创新为了降低成本，又出了一款以声卡专用芯片Vibra 16为核心的新款Sound 
Blaster
16。在这之前，声卡一般都是由多种通用型IC制造而成，以便于设计和改款，专用芯
片的出现标志着声卡市场的成熟。YAMAHA公司出色的产品尽管没有能够改变大局，但
它的YMF 262（OPL3）FM合成芯片也为业界留下了一个声卡标准--OPL3。兼容卡厂
商当时由于技术跟不上，只能大炒本质是8位的所谓"准16位"声卡，直到以ESS
688为代表的真正16位的兼容芯片出现，才带来了16位声卡的普及。这一档次的兼容
声卡芯片一般均可兼容Adlib、Sound Blaster Pro或16、OPL3和MPU－401外部MIDI
接口等标准，比较常见的有：ESS的一大堆以8/9结尾的ISA芯片，YAMAHA的OPL3系
列，Avance logic的ALS 007系列，OPTi的82c929/30/31系列等等。
　　就这样过了很久，声卡领域也没有什么大变化，这是由于数字化音频信号的位数
从16位再提高有较大困难，波表合成技术比FM合成技术的音色更逼真，但是成本高
很多。创新率先使用后来成为其子公司的E－mu生产的EMU 8000生产了AWE 32和AWE
64波表合成声卡，这里的32和64不再表示数字音频的位数，而是表示32和64种复
音的波表合成技术，当然这两种声卡的价格仍然较高。其他公司也在研究波表合成技
术，但由于其成本太高，市场上绝大多数声卡仍然停留在Sound Blaster
16的水平上，只是价格越来越低、音质有所提高。这时使用兼容芯片的声卡还常常加
上一些诸如假3D（用普通运放搭建的）电路，甚至SRS、QSound和Spatializer等在
音响领域中比较著名的3D效果增强专利电路来赢得顾客。
　　这时市场上常见的声卡芯片除了型号数不清的ESS系列外，还有YAMAHA的OPL4
系列、AvanceLogic的ALS 100系列、Analog Device的AD 1815/1816系列，连音响IC
名厂Crystal也全力加入了战团。
　　二、从ISA到PCI
　　直到AC′97标准实施，声卡芯片终于可以抛开ISA总线上那些恼人的DMA和IRQ
设置，以不可阻挡的趋势向PCI总线转移。这一次倒是兼容芯片厂商们领先了，凭借PCI
总线的高带宽，可以将波表数据存于系统内存中让声卡调用，而不必像从前那样用相
对昂贵的存储器存在声卡上，一时间各种品牌芯片的波表合成PCI声卡充斥了市场。
这一档次比较有代表性的声卡芯片有：Ensoniq生产了十分常见的ES
1730/1731；YAMAHA著名的YMF 724有出色的XG波表合成技术；ESS的Solo系列和
Maestro 1集成了Spatializer 3D效果增强技术；Crystal的CS 4280使用了SRS 3D
效果增强技术；一向以低价位显示芯片出名的Trident公司的4D Wave则内置QSound 3D
效果增强技术；还有廉价的Avance Logic的ALS 200/300系列以及显示芯片巨头S3
的客串产品Sonic
Vibes等。由此可见，PCI总线的流行不但带来了低价的波表合成功能，几乎所有著名
的音响用3D增强专利都被拿来武装声卡了。然而过不了多久，3D增强技术已经远远不
敷使用，声卡就紧随着显示卡的步伐大踏步进入了3D时代。
　　三、进入交互式3D时代
　　声卡发展到PCI加波表合成这一步，由双声道立体声向多声道环绕声的发展就显
得格外迫切了，因为同时期的家用音响设备已经基本转向多声道环绕声的家庭影院系
统，而且随着DVD－ROM的普及，回放DVD影片时的Dolby Digital（AC－3）5.1声道
信号的解码也提上了日程。所以近年来声卡的目标是不但要具有多声道输出，而且必
须有可以由程序控制的交互式环绕效果，最好还要有Dolby
Digital（AC－3）的解码功能。
　　由于可编程的交互式环绕声需要API的支持，微软的Direct Sound 3D又没有被
广泛接受（主要是创新和Aureal执意开发自己独特的技术），各3D声卡芯片厂商如同
3dfx当年创立Glide API时一样，不得不自行开发互不兼容的PC用3D音频规范和API。
　　第一代交互式3D音效芯片追求的是3D音效的基本目标--进行声源的方向感定
位，不论是使用双声道还是四声道实现，运算量都还不是太大。这一代的产品主要是
以A3D 1.0技术为主流：Aureal 公司是A3D专利技术的持有者，其第一代芯片AU8820
（Vortex 1）是标准的A3D
1.0芯片，基本上使用完全硬件的方法实现3D算法，虽然软件升级性能不佳，但可以
有最快的速度和较低的CPU占用率，帝盟公司一开始就很热衷于使用A3D技术生产声
卡，A3D也就成了帝盟声卡的"看家技术"；Ensoniq的ES 1370/1371也是运算能力较
强的芯片，创新一开始使用它们生产最初的PCI声卡，后来Ensoniq成为继E－mu之
后被创新收购的又一个以开发芯片技术为主的子公司，ES
1371/1370以及现在整合主板上比较常见的ES 1373都可以软件升级支持A3D 1.0，而
且还可以支持创新自己的EAX技术的3D方向定位部分；通过软件升级可以实现A3D 1.0
的芯片还有Crystal的CS4614和Trident的4D Wave系列，4D Wave－NX据称还可以
兼容EAX中的3D方向定位部分；当然还由一些公司更青睐微软的Direct Sound 3D，
并使用Central Research Labs的Sensaura
3D定位算法专利来实现，尽管Sensaure并不十分普及，但YAMAHA的YMF 724E－V和
ESS的Mastro 2系列无疑让我们看到了通用性API和技术兼容产品的希望。
　　四、第二代交互式3D
　　仅仅使用第一代3D定位技术的产品很快就让人感到不足了，首先是仅仅将某种声
音按照一定比例分配到各个声道中去，并不能保证听者感觉到它的应有位置（通常声
像会出现在扬声器附近不肯离开），这既是扬声器水准的限制，又会受到扬声器位置和
周围环境的影响；另一方面，3D音效所需要的包围感和空间氛围也不是初级的3D定位
和多声道系统所能提供的。
　　因此第二代交互式3D音效芯片很快就出现了，这第二代技术是前沿的声学、音响
技术在PC平台上的全面展现，重点是如何全面地实现360°环绕效果和虚拟现实的环
境氛围，途径就是尽量完整、精确地实现HRTF(头部相关音频传递函数)算法。创新的
EMU 10K1就是一块处理能力极强的芯片，其EAX
3.0环境音效API在4个声道上都实现了基本的HRTF算法，加上创新完善的声音处理
技术和软件升级的潜力，达到了PC上前所未有的音响效果，终于又为创新夺回了领先
地位；Aureal的AU 8830（Vortex 2）芯片则基本上用硬件方法弥补了处理能力的不
足，实现了A3D 2.0 API及其崭新的A3D环境音效，尽管只在左右主声道上配备了完
整的HRTF算法，但A3D独特的技术和品牌号召力使其成为EMU
10K1的强劲对手；这一次Direct Sound 3D阵营也绝不手软，几乎同时推出了使用最
新的Sensaura MultiDrive技术的环境音效产品，ESS的Canyon 3D就是一例，YAMAHA
的"新贵"YMF 740很有可能也会配备该技术。
　　至此，我们可以看出3D音效芯片之战已经变成了API及其对应技术的标准之争：
EAX 3.0和A3D 2.0分别是创新和Aureal独有的API，尽管独有的技术可以带来更高
的利润和阻止竞争者，但不开放的环境带来的阻力必须要有市场垄断的力量才能克服；
Direct Sound 3D这个标准的API和Sensaura
MultiDrive开放的技术尽管暂时还不能与声卡领域一手遮天的创新和3D音效先行者
Aureal相提并论，但无疑开放的平台更容易吸引硬件和软件开发者。当初3D显示芯片
行业中API和标准整合的历史会不会在3D音效芯片市场重演，且让我们拭目以待。
（朱云）
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