HIFI，不只是一条途径——USB外置声卡综述

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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。

       小贴士：AC’97软声卡

    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。制定AC97规范的主要目的则有两个：1、实现数模电路分离，保证音频质量；2、使声卡电路标准化、提高其兼容性能。特别是使用了AC’97规范，使得声卡可以脱离ISA总线和PCI总线的束缚，才使得USB等外置声卡成为可能。

    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。






最简单的USB声卡电路

       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。

    小贴士：CODEC芯片

    CODEC的字面意思就是编码解码器。它的作用就是将主芯片输出的数字音频信号转化为可以输出的模拟音频信号，因为只有模拟音频信号才能输入功放，去推动音箱。同时，它也负责将声卡输入的模拟音频信号转化为数字音频信号输入主芯片以及信号混音。

    小贴士：输出耦合电路

声卡上最复杂的是模拟电路部分，我们所见到的密密麻麻的电阻、电容部分大都是模拟电路。理论上，从CODEC输出的就已经是模拟音频信号，完全可能直接输出，但其实，由于声卡是单电源设计，所以CODEC输出的信号中包含了大量的直流信号，这些信号是无意义的杂讯，必须将他们去除才能输出。而且在声卡的模拟电路部分，由于抗干扰能力较差，所以就要使用专用的抗干扰电路来处理。

这种电路就是耦合电路。声卡上密密麻麻的电容和电阻大都是所谓的“阻容耦合”电路的一部分，它们的作用就是在两个电路部分之间阻碍直流电通过，而让有意义、包含着音频信号的交流电通过。通过这种电路，声卡滤掉了无用的直流信号，而将有效的交流信号通过音频输出口输出了。




刮去标识的CODEC芯片

这款声卡的主芯片上的标识已经被刮去了，但我们从芯片的样子和驱动程序中依然可以认出来，这就是主板上常见的C-MIDIA 9739 CODEC芯片，它实际就是著名的CM8738 6CH的CODEC部分。

很简单，一个最简单的USB声卡就这么简单，它不过是一个外置的AC’97软声卡而已，在支持AC’97软声卡的操作系统支持下，当它被插入USB接口时，系统会自动识别出它是一个AC’97 CODEC，然后自动设置为一个USB的AC’97控制器，然后——一切就和板载的AC’97软声卡没有什么区别了。

有一些USB声卡，在这个基础上增加了新的电路，使之可以支持多声道输出、数字输入输出等更为强大的功能，如下面这块MAYA 7.1 USB。






MAYA 7.1 USB

但是，它们的核心也是一块AC’97 CODEC或是DAC。它们同样可以自动被操作系统识别，只不过由于这些新增功能的需要，它们就和那些支持多声道、DSP等功能的板载声卡一样，需要另行安装CODEC芯片的驱动。

这样的USB声卡，占据了USB声卡的绝大部分。本质上说，它们和板载的软声卡在原理上和工作流程上以及在系统中的工作方式没有什么不同，只不过板载软声卡走的是作为PCI一个分支的CNR接口，而这些USB声卡走的是USB总线。它们的共同特征是和板载软声卡一眼可以被系统自动识别，无需驱动就可工作。尽管如此，它们由于外置本身的优势和劣势，还是有一些和板载软声卡不同的特点，这点我们后面再说。

但还有另一种USB声卡和它们完全不同。

这类USB声卡以创新的各种USB声卡为代表，它们的共同特点就是不使用芯片组整合的音频控制器。而有自己独立的音频控制芯片。也正因如此，它们只能被系统认为是一个不能识别的USB设备，像PCI硬声卡一样需要单独的驱动。

其实，这种USB声卡就是一个独立的硬声卡，它们的工作原理和PCI硬声卡是一样的，只不过需要一个单独的系统接口程序来使用USB总线传输音频数据而已。从照片上，我们可以看到创新著名的Sound Blaster Extigy的电路和它的主控制芯片。




Sound Blaster Extigy的电路

这样的设计就比前一种USB声卡复杂了很多也贵了很多，但这样也使得它的功能强大了很多，由于速度更快，它能完成很多前者所不能完成的任务。



USB声卡的优点和不足

软声卡式的USB声卡，虽然原理和结构和普通的板载声卡很类似，但外置的特点使得它具有了后者所远不能比拟的优势，由于外置没有了电路体积的限制，所以使得它可以设计更为复杂的模拟电路并采用更好的屏蔽设计，从而大幅度地提升音质，就算是像那个“闪盘声卡”一样不作任何加强设计，脱离了机箱内部的高电磁干扰环境以及使用USB的独立供电，这本身对于声卡音质的提升就是巨大的。

所以，只要不是设计得太差，USB声卡应该有比使用相同芯片和设计界构的内置声卡更好的音质表现。实际上，它完成了当初CNR声卡所想作而没能做成的事。

而对于“创新式”的外置声卡，它的优势更为明显——由于具有独立的供电设计，所以使得它可以完全不依赖主机充满干扰的电源输出，而且，由于它具有自己独立的音频控制芯片，所以它完全可以脱离电脑作为一个独立的解码/编码设备来使用，为CD/DVD等各种设备提供支持。而这不仅是前一种USB声卡做不到的，更是任何一种内置声卡做不到的。

但是，USB声卡也有其不可忽略的严重不足。这种不足来自于USB总线本身。

USB总线，是一种速度较慢且系统级别不高的总线。老式的USB1.1声卡由于受到速度上的限制，所以无法传输较多的数据，这就使得创新的第一代USB声卡虽然主芯片功能强大不亚于AUDIGY，但受USB速度限制实际达到的性能还不如一块Live!。

现代的USB声卡大都使用了USB 2.0接口，速度问题是解决了，但是另一个问题却难以解决——USB总线的优先级远不如PCI总线，这就使得在系统忙的状态下，USB总线往往得不到足够的CPU时间，对于大多数USB设备这没有什么问题，但对于实时数据需求量很大的USB声卡来说，就会出现断断续续的现象。

而且，用户使用的USB设备也是一个问题，由于USB总线采用了共享模式，所以USB硬盘、USB光驱这些同样需要大数据流量的设备会和USB声卡争夺有限的数据带宽，从而导致USB声卡和这些设备共用的时候就会出现如当年PCI声卡和PCI显卡所出现的爆音现象。所以，当使用这些设备的时候，一定不要把它们和USB声卡同时连在一个USB接口（其实严格说是一个USB控制器）上。

总而言之，USB声卡与内置声卡特别是板载的AC’97软声卡相比，最大的优势就是能够获得更好的音质输出，但受USB总线先天不足的限制，比板载软声卡更不适合游戏之类对CPU资源和系统带宽需求迫切的应用。



市场上主要的USB声卡综述

创新Sound Blaster Extigy




这是创新最早推出的USB声卡，采用了在此之前从没见过的“超豪华”设计，使用独立的硬件音频芯片，采用独立电源供电，可以支持模拟、数字音频输入/输出，并支持AC3音频解码和5.1声道输出，并带有遥控器，可以脱离电脑独立使用。

时至今日，这款产品依然是创新最高档的USB声卡，特别是从测试中，Sound Blaster Extigy表现了超越同时代PCI声卡的音质表现，即便在现在，这款产品依然是创新音质最好的USB声卡。

但是，这款声卡使用的是USB1.1接口，这就导致其强大的音频处理能力受到USB1.1接口速度的限制，其CPU占用率很高，而且所支持的功能比同时代的PCI声卡少很多。综合以上的优缺点，所以购买这款声卡的用户往往并没有把它当作一个声卡来使用，而是将其作为电脑音频系统的一部分，当作一款解码/混音器来用。

创新Sound Blaster Audigy 2 NX




这是创新AUDIGY 2系列声卡中的外置型号，也是创新最新的一款USB外置声卡。从这点上看来，它应该是Extigy的一个后续产品，但实际上，这两款产品的定位有很大的不同。

Extigy从市场来看是成功的，但这种成功和创新的设想并不完全一样。所以，在Sound Blaster Audigy 2 NX的设计上，创新就采用了完全不同的设计思想。

Sound Blaster Audigy 2 NX不像Sound Blaster Extigy一样以音质表现为第一位，而采用了更适合电脑使用的小巧、紧凑的外形，同时，在其功能上更突出了娱乐性的一面。

Sound Blaster Audigy 2 NX采用了USB 2.0的接口，并支持7.1声道输出，可以支持DVD-AUDIO解码，由于高速USB2.0接口的使用，使得它能够支持AUDIGY 2声卡的绝大多数功能，在CPU占用率方面也大大低于Extigy。这一切使得Sound Blaster Audigy 2 NX成为一个远比Sound Blaster Extigy功能强大、更有“声卡味”的产品，更加适合于普通笔记本电脑的用户使用。

但同时，出于这种设计思想的另一个结果，就是Sound Blaster Audigy 2 NX的音质的确不能算是最出色的，由于它的结构紧凑，电源、屏蔽设计都比Extigy来得差，接插件、电位器等的品质也比Extigy要低，所以其音质不仅不如同时代的顶级PCI声卡，而且也不如Extigy。这也使得它不能真正成为Extigy的代替品，而只是与Extigy有着不同设计思路和不同市场定位的次顶级产品——Extigy注重音质表现与设计上的华贵，以致不太像块声卡，而Sound Blaster Audigy 2 NX则真正是块可以替代内置PCI声卡的声卡，但音质上不得不有所妥协。所以，Sound Blaster Audigy 2 NX上市，Extigy却并没有退出。

创新DIGITAL MUSIC




这款USB声卡国外称为USB MP3+，是创新USB声卡中最低档的产品。与上面两款天价产品相比，这款声卡比较像是为大部分普通人准备的。

这款声卡体积比上面两款小了很多，只有普通香烟盒那么大，而且也没有外置电源和遥控功能，这使得它更适合移动使用。但作为声卡的输入、输出、麦克风输入、数字输入输出等全都具备。在功能上，虽然不能像上面两款产品那样支持硬件解码、多声道输出、EAX HD效果等，但作为创新声卡都具备的基本环境音效等还都是支持的。

相对来说，DIGITAL MUSIC的音质就差得很了，基本上只和VIBRA 128之类的普通中档声卡差不多，但依然比很多笔记本/准系统的板载声卡来得强。从它的综合设计来看，显然这款产品就是给那些对整合声卡的功能和音质不满意，但又不愿意付出过多的金钱的用户准备的。

飞利浦PSC805 Aurilium




说实话，这款声卡看起来不太像外置声卡，倒比较像一个耳机放大器。这款产品在市场上不像创新的产品那么常见，但功能的确很强大。

它使用了USB2.0的接口，同样支持硬件AC3解码、5.1输出等功能，并且支持EAX、A3D等音效。虽然功能上比创新的两款高档产品还是差了一点，但价格却只有不到1千元，所以的确是创新的一个有力对手。不过这款产品在国内市场上远不如创新的几款产品常见，所以我们也不过多的讨论了。

MAYA 系列外置声卡





MAYA系列外置声卡是著名的准专业声卡厂商AUDIOTRAK的系列产品，包括MAYA 5.1 USB、MAYA 7.1 USB、MAYA 44 USB、MAYA EX系列等近7、8款产品。但实际上这些产品的外形和设计都非常接近——都是半透明塑料外壳的流线型长方体外形，便于随身携带、使用RCA接口输出、支持耳机放大功能和数字输出功能。并且内部不使用独立的音频控制芯片而使用CODEC芯片，可以被操作系统自动识别。不同型号所具有的主要差别就是模拟电路各不相同，所以具有不同的音频输出水平和不同输入输出通道数量。

这个系列产品的特点都是以音频输出的音质为速求，而在功能上非常简单——它们都不支持复杂的音效和解码处理，CPU占用率很高，对于录音的支持也非常有限，其中很多型号干脆就根本不支持。

但是这个系列的产品在输出音质上的表现非常出色，特别是其耳放电路的输出水平比大多数外置声卡都来得要好。这也就使得这个系列的产品成为追求外置声卡音质的用户最好的选择之一。

新德克系列外置声卡





包括XM2.1C1、XM2.1A1两款。新德克并不是专业的声卡厂商，其主要的产品是HI-FI音响设备。它所推出的这两款USB声卡是与其电脑音频监听音箱配套的产品。

其实在我们看来，这两款USB声卡与其说是“声卡”，还不如说是具有USB解码能力的功放更合适。因为它们的USB声卡部分非常简单，只有基本的音频解码能力而无包括录音在内的任何功能。相反，作为电路后级的功放部分设计倒是极尽奢华。这使得它能够具有直接推动普通的无源HI-FI音箱的能力。不过总的来说，应该算是一个有特色但不足以吸引人的产品。

DIYEden Mini USB DAC




这款声卡并不是那个厂商所推出的，而是国内的一群电子发烧友制作的产品。其功能非常简单——不支持任何硬件加速功能和任何录音能力、不支持任何功放功能，除了二声道的模拟输出和数字输出之外，不支持任何其他的功能。甚至连真正的外壳都没有，只是一块单纯的电路板。

但是这款产品有自己的独特特色——一是体积小，小到和一个火柴盒差不多；二是声音相当不错，不仅强于很多小型USB声卡，而且强于大多数的PCI声卡，和以上的各款千元级USB声卡相比，在音质上也不逊色。对于一个如此小巧和廉价的产品来说，这是颇为不可思议的。

DiyEden USB 真空管外置声卡




这也是上述电子小组的产品，应该说，这是USB声卡中的另类，因为它一点没有考虑便携的问题，实际上，庞大的电子管和变压器使得它根本没法携带。它的功能和上面的声卡完全一样，但是，由于采用了电子管作为输出元件，使得它成为目前国内市场上音质最佳的USB声卡。电子管输出电路的使用使得它完全不具有如创新之类USB声卡所具有的浓郁“数字味”，声音真实自然，带有强烈的“胆味”气息。只是电子管并不是每个人都可以玩转的，所以这款产品只适用于少数“小资”发烧友们。


作者：DEBUG

xiao菜

现阶段USB声卡还是无法取代PCI独立声卡的吧。少数据说不错的USB声卡价格也比较高，高密度集成是电子行业的终极目标。不过我现在道很看好INTEL的整合声卡芯片。

关于功放可以参考百度百科这里说明的十分详细：http://baike.baidu.com/view/8523.htm?fr=topic

简单的来概括就是用来挖掘耳机潜力的东西。（主要还是看你耳机的品质了）

皓月

看着真过瘾 对了红发 耳机放大器你用过吗？ 有什么功效？？？

zs7886917

送我点吧  上帝！