声卡芯片的过去与未来（上）
1999.7
（独家授权于《电脑报》）
想当年声卡还没有出现的时候，PC扬声器是电脑音乐的唯一来源，我们不得不忍受那种枯燥的单音，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。也许有不少玩家还会记得在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（我就曾打算自行焊制一块）。
创业时期
最初的声卡都是8位单声道的，虽然比PC扬声器强了不少，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。草创阶段的声卡行业一片混乱，充斥了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Creative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Creative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”卡。
CD音质
Creative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，其复杂的电路结构带来的高价也让我们望卡兴叹；后来Creative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棗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。
波表合成和3D增强
就这么过了很久，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。Creative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。这时的兼容芯片的声卡还常常加上一些诸如假3D（运放搭的）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。
这时市场上常见的芯片除了型号数不清的ESS，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。
PCI时代
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，可以将波表数据存在系统内存中让声卡调用，而不必象从前那样用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，一向以出低价位显示芯片著名的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（要知道象Spatializer这样的处理IC在音响上还不太容易找呢）。然而没有多久，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。
第一代交互式3D
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，而且必须是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。至于利用HRTF（头部相关音频传递函数）效应、用双声道模拟多声道的功能只能比纯粹的立体声展宽一些音场（过渡时期的权宜之计罢了），因为要达到可以接受的环绕效果，必须配备具有足够精确的幅频、相频相应的高档扬声器和功放，而且由于扬声器的声音受指向性的影响，您还必须坐在最佳位置上不可晃动棗这么花大钱受罪还不如直接选用性价比较高的多声道系统。
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Creative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音效的基本目标棗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 Semiconductor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，Diamond
Multimedia一开始就很热衷于使用A3D技术生产声卡，后来干脆收购了Aureal，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，Creative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Creative收购的又一个开发芯片技术为主的子公司，ES
1371/1370还有现在主板市场上比较常见的ES 1373都不但可以软件升级支持A3D
1.0，还可以支持Creative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。
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算法。Creative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Creative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Creative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，据不完全资料表明Sensaura MultiDrive独特的算法能在4个声道上同时完成复杂的HRTF处理、而并不需要过高的运算能力，所以这些芯片不但可以实现全包围环绕和环境因素的效果，理论上甚至能实现区分不同高度音源的目的。
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Creative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Creative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。
市场现状
现在市场上的声卡正迅速向着中高档和低档这两个极端分化，集成有声卡电路的主板也越来越多了。我们来看看最常见的声卡芯片。
低档声卡适合那些对音质要求不高、只希望PC发出得体声音的用户。这类声卡的价格已经接近鼠标的价格：ISA声卡一般在￥100以内，常用的芯片有YAMAHA
719、ESS的ISA系列芯片、AD 1815/1816等，基本上都属于“能响就行”的产品；PCI声卡则为￥100多，常用的芯片有YAMAHA
724系列、ESS的Maestro和Solo系列，其中YAMAHA的XG波表合成比较有特色，ESS
的Maestro-2价格贵些但是3D效果较好，这些芯片应该是“够用就行”的产品。低档声卡配合听得过去的中低档音箱即可。
中高档的一般是PCI声卡，适合要求高音质、偶尔还使用PC进行音乐创作的朋友。这类声卡的价格从￥200到￥700不等，取决于声卡品牌和所使用的芯片：较便宜的一般使用第一代的3D音效芯片，如Ensoniq的ES
1370/1371/1373和Aureal的AU 8820，这些是一般人都能够满意的产品；较贵的所谓“state
of the arts”的产品，使用的芯片也就是支持EAX 3.0的EMU 10K1、支持A3D 2.0的AU
8830和使用标准Direct Sound 3D的Canyon 3D，使用通用型DSP制作成的声卡则比较少见也较昂贵。有了高档声卡一定要为它配上较好的音箱，不是价格贵的就好，要仔细试听高、中、低全频带的音质、音色和衔接性；如果使用声卡的线路输出、甚至S/PDIF数字输出外接优质功放和音响用、或者MIDI专用音箱也是不错的注意，不过要当心音箱和功放变压器的磁场对显示器的影响。
主板上集成的声卡芯片普遍都是PCI总线的了，一般都属于中高档里较便宜的：市场上最多见的是ES
1373，我们较熟悉的微星6163和奔驰6BX3A用的都是它，称得上价廉物美；还有一些主板使用的是集成在系统芯片中的声音部分，都是PCI接口的，但不一定支持3D音效。主板集成了声卡功能后，可以降低一些系统成本，唯一不太适合的用户就是那些喜欢经常升级声卡的发烧友。
不论您使用什么样的声卡和音箱，提高系统的音响水准，都应注意首先考虑最薄弱的环节，一般就是音箱的素质以及空间和音箱摆位的处理，多花心思和时间往往能够达到多花钱也实现不了的境界。
声卡芯片的过去与未来（下）
声卡芯片的过去与未来（中）
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