Audio Introductionand Jacks

1、1Audio -Introduction & JacksRosa-Ahead2011/07/222目錄目錄3錄音：錄音：話筒把聲音變成音頻電流，放大后送到錄音磁頭。錄音磁頭實(shí)際上是個蹄形電磁鐵，兩極相距很近，中間只留個狹縫。整個磁頭封在金屬殼內(nèi)。錄音磁帶的帶基上涂著一層磁粉，實(shí)際上就是許多鐵磁性小顆粒。磁帶緊貼著錄音磁頭走過，音頻電流使得錄音頭縫隙處磁場的強(qiáng)弱、方向不斷變化，磁帶上的磁粉也就被磁化成一個個磁極方向和磁性強(qiáng)弱各不相同的“小磁鐵”，聲音信號就這樣記錄在磁帶上了。 播放：播放：放音頭的結(jié)構(gòu)和錄音頭相似。當(dāng)磁帶從放音頭的狹縫前走過時，磁帶上“小磁鐵”產(chǎn)生的磁場穿過放音頭的線圈。

2、由于“小磁鐵”的極性和磁性強(qiáng)弱各不相同，它在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁通量也在不斷變化，于是在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，放大后就可以在揚(yáng)聲器中發(fā)出聲音。普通錄音機(jī)的錄音和放音往往合用一個磁頭。451.2 數(shù)字音頻數(shù)字音頻 數(shù)字音頻是一種利用數(shù)字化手段對聲音進(jìn)行錄制、存放、編輯、壓縮或播放的技術(shù)，它是隨著數(shù)字信號處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)的發(fā)展而形成的一種全新的聲音處理手段。計算機(jī)數(shù)據(jù)的存儲是以0、1的形式存取的，那么數(shù)字音頻就是首先將音頻文件轉(zhuǎn)化，接著再將這些電平信號轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)據(jù)保存，播放的時候就把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬的電平信號再送到喇叭播出，數(shù)字聲音和一般磁帶、廣播、電視中的聲音就存儲播放方式而言有著

3、本質(zhì)區(qū)別。相比而言，它具有存儲方便、存儲成本低廉、存儲和傳輸?shù)倪^程中沒有聲音的失真、編輯和處理非常方便等特點(diǎn)。6PCM/LPCM采樣采樣(Sampling) 取樣概念：又稱為采樣，把時間上連續(xù)的模擬信號變成離散的有限個樣值的信號。量化定義量化定義(Quantum) 量化是在幅度軸上把連續(xù)值的模擬信號變成為離散值的數(shù)字信號。編碼編碼(Coding) 編碼是把代表特定量化等級的比較器的輸出狀態(tài)組合，變換成一個n位表示的二進(jìn)制數(shù)碼，即每一組二進(jìn)制碼代表一個取樣值的量化電平等級。7采樣率（采樣率（Sample rate）：）： 簡單地說就是通過波形采樣的方法記錄1秒鐘長度的聲音，需要多少個數(shù)據(jù)。44K

4、Hz采樣率的聲音就是要花費(fèi)44000個數(shù)據(jù)來描述1秒鐘的聲音波形。原則上采樣率越高，聲音的質(zhì)量越好。量化級（量化級（Bit depth）：）： 簡單地說就是描述聲音波形的數(shù)據(jù)是多少位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，通常用bit做單位，如16bit、24bit。16bit量化級記錄聲音的數(shù)據(jù)是用16位的二進(jìn)制數(shù)，因此，量化級也是數(shù)字聲音質(zhì)量的重要指標(biāo)。我們形容數(shù)字聲音的質(zhì)量，通常就描述為24bit（量化級）、48KHz采樣，比如標(biāo)準(zhǔn)CD音樂的質(zhì)量就是16bit、44.1KHz采樣。比特率（比特率（Bit rate）：）： 是另一種數(shù)字音樂壓縮效率的參考性指標(biāo)，表示記錄音頻數(shù)據(jù)每秒鐘所需要的平均比特值，通常我們使用

5、Kbps作為單位。CD中的數(shù)字音樂比特率為1411.2Kbps，近乎于CD音質(zhì)的MP3數(shù)字音樂需要的比特率大約是112Kbps128Kbps。8什么是什么是AC97： AC97是以Intel為首的五個電腦廠商Intel、Creative Labs、Analog Device、NS和Yamaha，在1996年6月共同制定的一個音頻標(biāo)準(zhǔn)，稱為Audio Codec97技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，簡稱AC97，意為音頻數(shù)字信號編/解碼器。 AC97規(guī)范的特點(diǎn)就是雙集成結(jié)構(gòu)，分為Digital Controller和Audio Codec，使ADC和DAC模塊獨(dú)立出來成為一塊稱之為“Audio Codec”的小型芯片，

6、而聲卡的主芯片即數(shù)字部分則成為一塊稱之為“Digital Control”的大芯片。9什么是什么是HD AudioHD Audio 即High Definition Audio，意思為高保真音頻。作為IT行業(yè)第一個廣泛推廣的規(guī)范，AC97在面對新的DVD-Audio、SACD等高品質(zhì)多聲道的音樂編碼時顯得有些老了，雖然進(jìn)行了三次大的版本升級但依然顯得心有余而力不足。為了改變這個局面，2004年4月15日，Intel與全球其他80多家企業(yè)一道開發(fā)了一個新標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)代號為Azalia，標(biāo)準(zhǔn)推出后不久改名為HD Audio。HD Audio具有高彈性、機(jī)動性、低成本、高穩(wěn)定性等特征，并且預(yù)留充足的升

7、級空間，這一切將能夠令其得到快速普及。103. AC97與與HD Audio對比對比 HD Audio的實(shí)現(xiàn)方式與AC97并沒有什么太大的不同，就板載聲卡這一塊看，HD Audio的整體構(gòu)架與AC97幾乎完全一樣，數(shù)據(jù)部分的處理依然交給處理器完成。11124. HD Audio的優(yōu)勢的優(yōu)勢采樣規(guī)格：采樣規(guī)格： 即便是最終版（2.3版），AC97在規(guī)格上還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及HD Audio，為了最大限度獲得“真實(shí)細(xì)膩”的聲音，HD Audio的音頻處理規(guī)格提高到了32bit/192kHz。這包含兩個概念，前者是采樣精度，位數(shù)越多，可供聲音描述的數(shù)據(jù)量就越豐富；后者則代表采樣的頻率，頻率越高、間隔時間就越

8、短，所獲得的聲音就越細(xì)膩流暢。數(shù)據(jù)傳輸帶寬：數(shù)據(jù)傳輸帶寬： HD Audio方案中的CODEC芯片為關(guān)鍵部分，它通過專門的“Azalia Link”總線與南橋芯片相連，而這條Azalia Link可提供高達(dá)48Mbps的單路輸出帶寬和24Mbps的單路輸入帶寬，硬件廠商可根據(jù)需要拓展為多路連接實(shí)現(xiàn)更高的帶寬！這是HD Audio真正實(shí)現(xiàn)高采樣精度、多聲道輸出的先決條件。而AC97標(biāo)準(zhǔn)的CODEC則是通過“ACLink”總線同控制邏輯相連，該總線僅能提供區(qū)區(qū)11.5Mbps的總帶寬。此外，HD Audio還引入動態(tài)帶寬分配機(jī)制提高帶寬的利用率，高精度的音頻數(shù)據(jù)流可占據(jù)更多的總線資源，而精度較低的

9、音頻數(shù)據(jù)則少些，由此提供近乎完美的聽音體驗(yàn)，這一點(diǎn)也明顯優(yōu)于AC97的固定分配機(jī)制。13多音頻回放系統(tǒng)：多音頻回放系統(tǒng)： HD Audio的音頻接口具備所謂的接口路由和自動識別功能，一部采用HD Audio音頻系統(tǒng)的PC機(jī)可同時輸出四路互不相關(guān)的音頻，彼此之間互不干擾，這樣便能讓PC同時處理不同的音頻應(yīng)用。例如，可以通過音頻線/無線網(wǎng)絡(luò)連接客廳的音箱；同時可通過連接在HD Audio聲卡上的多媒體音箱回放游戲中的音樂特效；接著再借助耳機(jī)來聆聽PC中播放的MP3音樂倘若還想通過麥克風(fēng)與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上的朋友交流，HD Audio也可以應(yīng)付自如。HD Audio接口重定義：接口重定義： 相比AC97，H

10、D Audio提供更加完善的接口重定義功能，尤其針對前置音頻面板。前置音頻面板有兩個音頻插口，這兩個音頻插口在AC97里是分工明確的，粉色的是插麥克，綠色的是插耳機(jī)。HD Audio則改為智能插口，兩個插口都是雙聲道，既可以插耳機(jī)也可以插麥克，通過軟件自動識別。因此，主板上的前置音頻插座的針腳定義有了改變。14支持杜比音效技術(shù)支持杜比音效技術(shù) AC97軟聲卡在音效方面的能力一直比較欠缺，CODEC自身并不支持多余的音效技術(shù)，Intel決心讓HD Audio擺脫這種情況，為此它與杜比實(shí)驗(yàn)室密切合作，讓HD Audio可在硬件上實(shí)現(xiàn)Dolby Headphone、Dolby Virtual Spe

11、aker、Dolby ProLogic 、Dolby ProLogic x和Dolby Digital Live功能。這樣，符合HD Audio標(biāo)準(zhǔn)的CODEC芯片便具備一定的音效處理能力。當(dāng)然，具體的編碼和解碼運(yùn)算還是得由CPU負(fù)責(zé)完成，CODEC只是提供一個輸入/輸出的接口而已，這樣對CODEC芯片不會造成什么負(fù)擔(dān)，在技術(shù)上也易于實(shí)現(xiàn)。唯一的缺陷在于：HD Audio先進(jìn)的音效功能也許會對CPU造成一定的負(fù)擔(dān)。15第二部分：第二部分： 音頻接口的輸入輸出口的形式分為兩類模擬口和數(shù)字口。 模擬口主要有小三芯、蓮花口、大二芯和大三芯，卡儂口(XLR)等幾種。數(shù)字口則有兩聲道的S/PDIF、HD

12、MI、DisplayPort、AES/EBU規(guī)格和八聲道的ADAT、TDIF和R-BUS等規(guī)格。 日常生活和工作當(dāng)中經(jīng)?？吹降闹饕且韵聨追N：小三芯、蓮花口， S/PDIF，HDMI和DisplayPort。其它接口都是用在比較專業(yè)的領(lǐng)域，先不做討論。161.小三芯小三芯 標(biāo)準(zhǔn)分布為“左右地白紅”（從端部到根部依次是左聲道、右聲道、地線，其中左聲道常用白色線皮，右聲道常用紅色的）。一般進(jìn)行耳機(jī)DIY可按如圖B和C圖連接（B圖為常見的三層接頭），將C1（一般為黃色）和C2（同C1）擰成一股接3-0為地線，R（紅色）線為右聲道接3-1，G（綠色）線為左聲道接3-2。如果是分四層的手機(jī)帶麥克風(fēng)耳機(jī)，

13、從頂端部到根部一般依次是左聲道、右聲道、麥克風(fēng)、地線。 17back常用音頻接頭是小三芯的音響設(shè)備一覽常用音頻接頭是小三芯的音響設(shè)備一覽耳塞（Earphone）耳機(jī)（Headphone）喇叭（Speakers）多聲道音響（Speaker Set）182.RCA蓮花口蓮花口 RCA 是Radio Corporation of American的縮寫詞，因?yàn)镽CA接頭由這家公司發(fā)明的。RCA俗稱蓮花插座，又叫AV端子，也稱AV 接口，幾乎所有的電視機(jī)、影碟機(jī)類產(chǎn)品都有這個接口。它并不是專門為哪一種接口設(shè)計，既可以用在音頻，又可以用在普通的視頻信號。 RCA端子采用同軸傳輸信號的方式，中軸用來傳輸信

14、號，外沿一圈的接觸層用來接地，可以用來傳輸數(shù)字音頻信號和模擬視頻信號。RCA音頻端子一般成對地用不同顏色標(biāo)注：右聲道用紅色，左聲道用黑色或白色。有的時候，中置和環(huán)繞聲道連接線會用其他的顏色標(biāo)注來方便接線時區(qū)分，但整個系統(tǒng)中所有的RCA接頭在電氣性能上都是一樣的。19蓮花接口在電視與DVD連接中使用的比較廣，是每臺電視必備的接口之一。203. S/PDIF 聲卡的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換工作是交給CODEC芯片來完成的。但是我們的電腦機(jī)箱內(nèi)依然存在著嚴(yán)重的電磁波，D/A、A/D轉(zhuǎn)換仍然會受到比較嚴(yán)重的信號干擾。 一些音箱廠家就想出了把D/A轉(zhuǎn)換工作從聲卡上轉(zhuǎn)移到音箱上的方案，數(shù)字式多媒體音箱也就應(yīng)運(yùn)而生了。

15、這種方案的基本原理就是聲音信號不經(jīng)過聲卡CODEC芯片的轉(zhuǎn)換處理，直接以PCM格式，使用聲卡上的同軸SPDIF OUT，以純數(shù)字方式傳輸?shù)綌?shù)字音箱中，通過音箱內(nèi)置的DAC解碼，隨后放大輸出。這樣干擾減小了，信噪比自然有所提高。 PCM/Dolby/DTS21 S/PDIF（Sony/Philips Digital Interface Format）是一種數(shù)位傳輸接口，普遍使用光纖和同軸電纜輸出，把音訊輸出至解碼器上，能保持高保真度的輸出結(jié)果。廣泛應(yīng)用在DTS和杜比數(shù)位上。 就傳輸載體而言，SPDIF又分為同軸和光纖兩種，其實(shí)他們可傳輸?shù)男盘柺窍嗤?，只不過是載體不同，接口和連線外觀也有差異。但

16、光信號傳輸是今后流行的趨勢，其主要優(yōu)勢在于無需考慮接口電平及阻抗問題，接口靈活且抗干擾能力更強(qiáng)。2275 歐姆同軸線光纖S/PDIF接口234. HDMI 高清晰度多媒體界面（英語：High Definition Multimedia Interface，簡稱HDMI）是一種全數(shù)字化圖像和聲音傳送接口，可以傳送無壓縮的音頻信號及視頻信號。HDMI也支持非壓縮的8聲道數(shù)字音頻傳送（采樣率192kHz，數(shù)據(jù)長度24bits/sample），以及任何壓縮音頻流如Dolby Digital或DTS，亦支持SACD所使用的8聲道的1bit DSD信號。在HDMI 1.3規(guī)格中，又追加了超高數(shù)據(jù)量的非壓縮音頻流如Dolby TrueHD與DTS-HD的支持。24HDMI 版本1.01.2a1.31.43最大signal視頻帶寬(MHz)165340340 5最大TMDS帶寬(Gbit/s)4.9510.210.2最大視頻帶寬 (Gbit/s)3.968.168.16最大音頻帶寬最大音頻帶寬 (Mbit/s)36.8636.8636.86最大色深 (bit/px)244848255