USB外置声卡综述

USB外置声卡综述

经过差不多十年的发展，声卡已经成为了电脑内置板卡中设计最为稳定的之一，特别是AC’97软声卡的发展使得除了少数高档声卡外的几乎所有PCI 声卡退出了声卡的市场。

但是，传统声卡市场的变化也带来了新的市场的发展，AC’97软声卡的大发展在消灭了主流PCI声卡市场的同时也带来了高档声卡的发展，几年前一块SB Live!就已经令多少人垂涎，而现在Audigy2在一些电脑音频发烧友中也被颇为鄙夷。

但是，在台式机声卡发展的同时，另一个市场则常常被人忽视——那就是笔记本电脑、准系统等便携电脑市场的音频设备。

尽管由于AC’97软声卡技术的发展，使得大多数笔记本电脑/准系统的声卡效果与能力已经不亚于绝大多数的普通台式机，但高档PCI声卡的发展就说明了有相当一部分电脑用户是不满意于AC’97软声卡的表现的。对于台式机用户来说，有太多的高档声卡可以选择：创新的、德国坦克的、黑金的……等等等等。但便携式电脑要扩充就实在困难了——对笔记本来说，只有少量的高档笔记本具有可以使用PCI声卡的大型扩展坞，而且价格极端高昂；而准系统等虽然可以使用PCI声卡，但一般来说其少得可怜的PCI槽还是被留给电视卡等更重要的设备。

在早期，曾经有一些使用笔记本PC卡插槽的特殊声卡，来增强笔记本类电脑的音频能力，但这些产品因为市场狭窄、功能有限，现在已经停止生产了。那么对于这些使用便携系统的用户来说，要获得超过内置声卡的音频能力，就没有办法了吗？

答案，就是USB外置声卡。

USB外置声卡是随着USB技术的初步普及，在20世纪末问世的，曾经流行一时的USB音箱，其实就是内置了一个USB声卡。

在照片上，我们可以看到一个典型的低档USB声卡。可以看出其体积很小，和一个普通的闪盘差不多。我们就以此为例来分析一下USB声卡的结构和原理。

USB声卡的结构和原理

USB声卡的出现，和AC’97软声卡规格密不可分。

1996年6月，5家PC领域中颇具知名度和权威性的软硬件公司共同提出了一种全新思路的芯片级PC音源结构，也就是我们现在所说的AC’97标准（AUDIO CODEC97）。这5家公司是INTEL公司、创新科技公司、YAMAHA 公司、ANALONG DEVICES公司。提出AC’97的根本目的，是为了规范当时各行其是的声卡设计，提供一种规范、廉价、高品质的系统声音解决方案。

从AC’97的规范可以看出，AC’97的核心是三个概念：DSP芯片与CODEC芯片分离，模拟与数字电路完全分离；固定采样率，其他采样率需要进行SRC（即SOURCE，“源”）转换；使用标准引脚的CODEC芯片。

根据AC’97的定义，我们可以得出的结论就是——AC’97并不是软声卡的代名词。无论是软声卡还是硬声卡，符合了上面的三个核心规范就是一款AC’97声卡。AC’97软声卡和硬声卡的区别就在于其DSP处理部分究竟是一个独立的DSP芯片，还是由CPU和驱动程序来完成。市场上绝大多数的硬声卡其实都是AC’97声卡。

对于板载的AC’97软声卡，其CODEC后面的模拟部分与AC’97硬声卡并没有根本的不同，也是耦合输出电路。而它的CODEC前部分则比较复杂。

在前面，我们谈到过声卡主芯片的组成部分和主要功能。对于AC’97软声卡，由于不存在这个主芯片，所以它的任务必须分配给其他的多个设备来协同完成。

我们通常都说“xx南桥整合了AC’97软声卡”，但是，它整合进去的究竟是什么？必须了解的是，南桥芯片整合的并不是主芯片的全部功能，否则也就不是“软声卡”了。整合进去的只有其中音频控制器部分，这部分电路和声卡的音频数据处理并无关系，而是担负数据传输、电路控制等功能。所以，不同的南桥芯片对于AC’97软声卡的音质并不会产生影响。

声卡主芯片的DSP部分，则由声卡的驱动程序和CPU来完成，换句话说，数字音频信号的处理，是通过一个软件的运算来完成的，这也就是为什么叫它“软声卡”以及为什么它要占用大量CPU资源的原因。在某些使用了特殊的增强型CODEC芯片的主板上，部分DSP功能被交给了CODEC芯片处理。这样的AC’97软声卡，它的CPU占用率就会低一些。但不管怎么样，它们的CPU 占用率当然会高于硬声卡。

声卡主芯片的MIDI部分，这部分完全是通过驱动中自带的软波表发生器来完成的，和那些使用软波表的硬声卡在运作上是完全一致的。

正因如此，AC’97软声卡的驱动要比硬声卡复杂得多。我们通常装电脑时所装的所谓“AC’97声卡驱动”其实只是其中的一部分即CODEC芯片驱动和MIDI软波表。而主DSP部分和南桥音频控制器驱动则被整合在芯片组驱动中被Windows98/2000/XP等系统默认安装了。如果你安装的是那些老的诸如Windows95之类的操作系统，那么就会发现你还得要额外安装所谓的“芯片组音频驱动”。

从以上的结构分析，我们可以得出合理的结论——除了CPU占用率高这是AC’97软声卡无法摆脱的固有弊病之外（但这并不是意味着所有的AC’97软声卡的CPU占用率都高于任何一块硬声卡），AC’97在音质和功能上是没有理由比AC’97硬声卡差的。因为所有DSP芯片所能做的，用驱动程序都能做得到，而在影响音质的各种因素中，除了主芯片之外，软声卡与硬声卡都并无不同。

造成主板软声卡功能和音质差的真正原因在于由于这是一种“免费奉送”的设备，所以主板厂商不愿意用心去作这个东西，在用料上能省则省，设计上也非常不科学。其品质当然不会好。

由AC’97软声卡的定义可以看出来，由于AC’97声卡将声卡的数字电路和模拟电路分离开来，而且AC’97软声卡将直接与PCI总线相连的音频控制器整合进芯片组，这使的AC’97软声卡的数模转换电路和模拟输出电路可以不依赖于PCI总线而工作。这就使得USB声卡的出现成为可能。从拆开的USB 声卡中，我们可以看到，其内部结构非常简单：一个USB接口、一组输出耦合电路，两个音频信号的输出接口、输入接口，再有就是一块主芯片和为它提供标准时钟信号的晶振了。