廣播技術 音效卡

定義

音效卡 (Sound Card):也叫音頻卡,AudioInterface,中文對應的翻譯:音頻介面(或者音訊介面)。是計算機進行聲音處理的適配器,是多媒體技術中最基本的組成部分,是實現聲波/數字信號相互轉換的一種硬體。音效卡的基本功能是把來自話筒、收錄音機、光碟的原始聲音信號加以轉換,變成數字信號交給電腦處理,並以文件形式存檔,輸出到耳機、揚聲器、擴音機、錄音機等聲響設備,或通過音樂設備數字介面(MIDI)使樂器發出美妙的聲音

在廣播電台數字化和網路化發展的進程中,播出系統的自動化是發展的必然結果,它採用了由計算機記錄節目信號,並通過網路進行傳輸的播出方式。在此錄製和播出系統中,音效卡是最普遍、使用頻率最高的設備,它的性能直接影響到節目播出信號的質量。

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原理

在音頻工作站系統中, 計算機是記錄和播放聲音的主要手段和載體,音效卡是其主要部件之一。如圖所示,音效卡主要由 A/D,D/A轉換器、 DSP音頻處理器、計算機匯流排和 I/0介面等幾部分組成。如果輸人的是模擬信號則先經過A/D轉換器轉換成數字信號后,由 DSP對其進行編碼並通過匯流排執行計算機指令實現音頻信號的效果處理, 處理后的數字信號再經過D/A轉換器轉換成模擬信號輸出。 如果輸入的是數字信號則省去 A/D轉換的過程。

數字音頻信號音質的好壞主要由A/D轉換器和D/A轉換器的質量決定。A/D和D/A是互為逆過程。

A/D轉換的過程包括取樣、量化、編碼3個步驟。 而取樣過程中的取樣頻率和量化過程中的量化位數決定了模擬信號數字化后的音質,正因為如此, 通常用A/D轉換器的取樣頻率和量化位數來表示音效卡性能。

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類型

基本的音效卡種類有板卡式、集成式與外置音效卡三種。

介面類型主要有ISA和PCI及USB外置介面三種,早期的內置產品多為ISA介面,由於此介面匯流排帶寬較低、功能單一、佔用系統資源過多,目前已被淘汰;PCI則取代了ISA介面成為主流,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。外置式音效卡通過USB介面與PC連接,具有使用方便、便於移動等優勢。

功能

(1)可錄製數字聲音文件。通過相應的驅動程序的控制,採集來自話筒、收錄機等音源的信號,壓縮后被存放在計算機系統的內存或硬碟中。

(2)將硬碟或激光碟壓縮的數字化聲音文件還原成高質量的聲音信號,放大后通過揚聲器放出。

(3)對數字化的聲音文件進行加工,以達到某一特定的音頻效果。

(4)控制音源的音量,對各種音源進行組合,實現混響器的功能。

(5)利用語言合成技術,通過音效卡朗讀文本信息。

(6)具有初步的音頻識別功能,讓操作者用口令指揮計算機工作。

(7)提供MIDI功能,使計算機可以控制多台具有MIDI介面的電子樂器。另外,在驅動程序的作用下,音效卡可以將MIDI格式存放的文件輸出到相應的電子樂器中,發出相應的聲音。

不經過壓縮聲音數碼率的計算公式為:

數據量(位元組/秒)=[採樣頻率(Hz)×採樣位數(bit)×聲道數]/8

其中,單聲道的聲道數為1,立體聲的聲道數為2。

衡量標準

音效卡對聲音的處理質量可以用三個基本參數來衡量,即採樣頻率、採樣位數和聲道數。

採樣頻率是指單位時間內的採樣次數。採樣頻率越大,採樣點之間的間隔就越小,數字化后得到的聲音就越逼真,但相應的數據量就越大。音效卡一般提供11.025kHz(語音)、22.05kHz(音樂)和44.1kHz(高保真)三種不同的採樣頻率。

採樣位數是記錄每次採樣值數值大小的位數。採樣位數通常有8bits或16bits兩種,採樣位數越大,所能記錄聲音的變化度就越細膩,相應的數據量就越大。

採樣的聲道數是指處理的聲音是單聲道還是立體聲。單聲道在聲音處理過程中只有單數據流,而立體聲則需要左、右聲道的兩個數據流。顯然,立體聲的效果要好,但相應的數據量要比單聲道的數據量加倍。

日前國內電台大部分的音頻工作站均使用了法國 Digigram公司的專業音效卡,Digigram公司作為業界公認的專業級音頻處理晶元開發者在音頻處理質量上的能力是毋庸置疑的 。 其 PCX系列音效卡採用先進的DSP(數字信號處理器)晶元配合 DSP程序實現了實時的 MP2高質量編碼, 同時提供專業數字音頻處理功能。

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