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1、Audio -Introduction & Jacks,Rosa-Ahead 2011/07/22,目录,第二部分：各类音频接口介绍 小三芯 RCA莲花口 S/PDIF HDMI DisplayPort,第一部分：HD Audio介绍 传统模拟音频与数字音频 AC97 & HD Audio (高解析度音频) AC97与HD Audio对比 HD Audio的优势,第一部分：HD Audio介绍 1.传统模拟音频与数字音频 1.1传统模拟音频,录音： 话筒把声音变成音频电流，放大后送到录音磁头。录音磁头实际上是个蹄形电磁铁，两极相距很近，中间只留个狭缝。整个磁头封在金属壳内。录音磁带的带基上涂着
2、一层磁粉，实际上就是许多铁磁性小颗粒。磁带紧贴着录音磁头走过，音频电流使得录音头缝隙处磁场的强弱、方向不断变化，磁带上的磁粉也就被磁化成一个个磁极方向和磁性强弱各不相同的“小磁铁”，声音信号就这样记录在磁带上了。 播放： 放音头的结构和录音头相似。当磁带从放音头的狭缝前走过时，磁带上“小磁铁”产生的磁场穿过放音头的线圈。由于“小磁铁”的极性和磁性强弱各不相同，它在线圈内产生的磁通量也在不断变化，于是在线圈中产生感应电流，放大后就可以在扬声器中发出声音。普通录音机的录音和放音往往合用一个磁头。,1.2 数字音频,数字音频是一种利用数字化手段对声音进行录制、存放、编辑、压缩或播放的技术，它是随着数
3、字信号处理技术、计算机技术、多媒体技术的发展而形成的一种全新的声音处理手段。 计算机数据的存储是以0、1的形式存取的，那么数字音频就是首先将音频文件转化，接着再将这些电平信号转化成二进制数据保存，播放的时候就把这些数据转换为模拟的电平信号再送到喇叭播出，数字声音和一般磁带、广播、电视中的声音就存储播放方式而言有着本质区别。相比而言，它具有存储方便、存储成本低廉、存储和传输的过程中没有声音的失真、编辑和处理非常方便等特点。,PCM/LPCM,采样(Sampling) 取样概念：又称为采样，把时间上连续的模拟信号变成离散的有限个样值的信号。 量化定义(Quantum) 量化是在幅度轴上把连续值的模
4、拟信号变成为离散值的数字信号。 编码(Coding) 编码是把代表特定量化等级的比较器的输出状态组合，变换成一个n位表示的二进制数码，即每一组二进制码代表一个取样值的量化电平等级。,采样率（Sample rate）： 简单地说就是通过波形采样的方法记录1秒钟长度的声音，需要多少个数据。44KHz采样率的声音就是要花费44000个数据来描述1秒钟的声音波形。原则上采样率越高，声音的质量越好。 量化级（Bit depth）： 简单地说就是描述声音波形的数据是多少位的二进制数据，通常用bit做单位，如16bit、24bit。16bit量化级记录声音的数据是用16位的二进制数，因此，量化级也是数字声音
5、质量的重要指标。我们形容数字声音的质量，通常就描述为24bit（量化级）、48KHz采样，比如标准CD音乐的质量就是 16bit、44.1KHz采样。 比特率（Bit rate）： 是另一种数字音乐压缩效率的参考性指标，表示记录音频数据每秒钟所需要的平均比特值，通常我们使用Kbps作为单位。CD中的数字音乐比特率为1411.2Kbps，近乎于CD音质的MP3数字音乐需要的比特率大约是112Kbps128Kbps。,2. AC97 & HD Audio (高解析度音频),什么是AC97： AC97是以Intel为首的五个电脑厂商Intel、Creative Labs、Analog Device、
6、NS和Yamaha，在1996年6月共同制定的一个音频标准，称为Audio Codec97技术标准，简称AC97，意为“音频数字信号编/解码器“。 AC97规范的特点就是双集成结构，分为Digital Controller和Audio Codec，使ADC和DAC模块独立出来成为一块称之为“Audio Codec”的小型芯片，而声卡的主芯片即数字部分则成为一块称之为“Digital Control”的大芯片。,什么是HD Audio,HD Audio 即High Definition Audio，意思为高保真音频。作为IT行业第一个广泛推广的规范，AC97在面对新的DVD-Audio、SACD
7、等高品质多声道的音乐编码时显得有些老了，虽然进行了三次大的版本升级但依然显得心有余而力不足。为了改变这个局面，2004年4月15日，Intel与全球其他80多家企业一道开发了一个新标准，开发代号为Azalia，标准推出后不久改名为HD Audio。HD Audio具有高弹性、机动性、低成本、高稳定性等特征，并且预留充足的升级空间，这一切将能够令其得到快速普及。,3. AC97与HD Audio对比,HD Audio的实现方式与AC97并没有什么太大的不同，就板载声卡这一块看，HD Audio的整体构架与AC97几乎完全一样，数据部分的处理依然交给处理器完成。,4. HD Audio的优势,采样
8、规格： 即便是最终版（2.3版），AC97在规格上还是远远不及HD Audio，为了最大限度获得“真实细腻”的声音，HD Audio的音频处理规格提高到了32bit/192kHz。这包含两个概念，前者是采样精度，位数越多，可供声音描述的数据量就越丰富；后者则代表采样的频率，频率越高、间隔时间就越短，所获得的声音就越细腻流畅。,数据传输带宽： HD Audio方案中的CODEC芯片为关键部分，它通过专门的“Azalia Link”总线与南桥芯片相连，而这条Azalia Link可提供高达48Mbps的单路输出带宽和24Mbps的单路输入带宽，硬件厂商可根据需要拓展为多路连接实现更高的带宽！这是H
9、D Audio真正实现高采样精度、多声道输出的先决条件。而AC97标准的CODEC则是通过“ACLink”总线同控制逻辑相连，该总线仅能提供区区11.5Mbps的总带宽。此外，HD Audio还引入动态带宽分配机制提高带宽的利用率，高精度的音频数据流可占据更多的总线资源，而精度较低的音频数据则少些，由此提供近乎完美的听音体验，这一点也明显优于AC97的固定分配机制。,多音频回放系统： HD Audio的音频接口具备所谓的接口路由和自动识别功能，一部采用HD Audio音频系统的PC机可同时输出四路互不相关的音频，彼此之间互不干扰，这样便能让PC同时处理不同的音频应用。例如，可以通过音频线/无线
10、网络连接客厅的音箱；同时可通过连接在HD Audio声卡上的多媒体音箱回放游戏中的音乐特效；接着再借助耳机来聆听PC中播放的MP3音乐倘若还想通过麦克风与远程网络上的朋友交流，HD Audio也可以应付自如。,HD Audio接口重定义： 相比AC97，HD Audio提供更加完善的接口重定义功能，尤其针对前置音频面板。前置音频面板有两个音频插口，这两个音频插口在AC97里是分工明确的，粉色的是插麦克，绿色的是插耳机。HD Audio则改为智能插口，两个插口都是双声道，既可以插耳机也可以插麦克，通过软件自动识别。因此，主板上的前置音频插座的针脚定义有了改变。,支持杜比音效技术 AC97软声卡在
11、音效方面的能力一直比较欠缺，CODEC自身并不支持多余的音效技术，Intel决心让HD Audio摆脱这种情况，为此它与杜比实验室密切合作，让HD Audio可在硬件上实现Dolby Headphone、Dolby Virtual Speaker、Dolby ProLogic 、Dolby ProLogic x和Dolby Digital Live功能。这样，符合HD Audio标准的CODEC芯片便具备一定的音效处理能力。当然，具体的编码和解码运算还是得由CPU负责完成，CODEC只是提供一个输入/输出的接口而已，这样对CODEC芯片不会造成什么负担，在技术上也易于实现。唯一的缺陷在于：HD
12、 Audio先进的音效功能也许会对CPU造成一定的负担。,第二部分：各类音频接口介绍,音频接口的输入输出口的形式分为两类模拟口和数字口。 模拟口主要有小三芯、莲花口、大二芯和大三芯，卡侬口(XLR)等几种。数字口则有两声道的S/PDIF、HDMI、DisplayPort、AES/EBU规格和八声道的ADAT、TDIF和R-BUS等规格。 日常生活和工作当中经常看到的主要是以下几种：小三芯、莲花口， S/PDIF，HDMI和DisplayPort。其它接口都是用在比较专业的领域，先不做讨论。,1.小三芯,标准分布为“左右地白红”（从端部到根部依次是左声道、右声道、地线，其中左声道常用白色线皮，右
13、声道常用红色的）。一般进行耳机DIY可按如图B和C图连接（B图为常见的三层接头），将C1（一般为黄色）和C2（同C1）拧成一股接3-0为地线，R（红色）线为右声道接3-1，G（绿色）线为左声道接3-2。如果是分四层的手机带麦克风耳机，从顶端部到根部一般依次是左声道、右声道、麦克风、地线。,back,常用音频接头是小三芯的音响设备一览,耳塞（Earphone）,耳机（Headphone）,喇叭（Speakers）,多声道音响（Speaker Set）,2.RCA莲花口,RCA 是Radio Corporation of American的缩写词，因为RCA接头由这家公司发明的。RCA俗称莲花插座
14、，又叫AV端子，也称AV 接口，几乎所有的电视机、影碟机类产品都有这个接口。它并不是专门为哪一种接口设计，既可以用在音频，又可以用在普通的视频信号。 RCA端子采用同轴传输信号的方式，中轴用来传输信号，外沿一圈的接触层用来接地，可以用来传输数字音频信号和模拟视频信号。RCA音频端子一般成对地用不同颜色标注：右声道用红色，左声道用黑色或白色。有的时候，中置和环绕声道连接线会用其他的颜色标注来方便接线时区分，但整个系统中所有的RCA接头在电气性能上都是一样的。,莲花接口在电视与DVD连接中使用的比较广，是每台电视必备的接口之一。,3. S/PDIF,声卡的数字模拟转换工作是交给CODEC芯片来完成
15、的。但是我们的电脑机箱内依然存在着严重的电磁波，D/A、A/D转换仍然会受到比较严重的信号干扰。 一些音箱厂家就想出了把D/A转换工作从声卡上转移到音箱上的方案，数字式多媒体音箱也就应运而生了。这种方案的基本原理就是声音信号不经过声卡CODEC芯片的转换处理，直接以PCM格式，使用声卡上的同轴SPDIF OUT，以纯数字方式传输到数字音箱中，通过音箱内置的DAC解码，随后放大输出。这样干扰减小了，信噪比自然有所提高。,PCM/Dolby/DTS,S/PDIF（Sony/Philips Digital Interface Format）是一种数位传输接口，普遍使用光纤和同轴电缆输出，把音讯输出至
16、解码器上，能保持高保真度的输出结果。广泛应用在DTS和杜比数位上。 就传输载体而言，SPDIF又分为同轴和光纤两种，其实他们可传输的信号是相同的，只不过是载体不同，接口和连线外观也有差异。但光信号传输是今后流行的趋势，其主要优势在于无需考虑接口电平及阻抗问题，接口灵活且抗干扰能力更强。,75 欧姆同轴线,光纤,S/PDIF接口,4. HDMI,高清晰度多媒体界面（英语：High Definition Multimedia Interface，简称HDMI）是一种全数字化图像和声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI也支持非压缩的8声道数字音频传送（采样率192kHz，数据长度24bits/sample），以及任何压缩音频流如Dolby Digital或DTS，亦支持SACD所使用的8声道的1bit DSD信号。在HDMI 1.3规格中，又追加了超高数据量的非压缩音频流如Dolby TrueHD与DTS-HD的支持。,5. DisplayPort,视频电子标准协会(VESA)公布了DisplayPort显示接口标准的D
