聲卡

聲卡是負(fù)責(zé)錄音、播音和聲音合成的一種多媒體板卡。其功能包括：

錄制、編輯和播放數(shù)字音頻文件

控制和混合各聲源的音量

記錄和回放時(shí)進(jìn)行壓縮和解壓縮

語(yǔ)音合成技術(shù)(朗讀文本)

具有MIDI接口(樂(lè)器數(shù)字接口)

聲卡的芯片類型：

CODEC芯片(依賴CPU，價(jià)格便宜)

數(shù)字信號(hào)處理器DSP(不依賴CPU)

聲音數(shù)字化流程

模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的過(guò)程：

模擬信號(hào)--->采樣--->量化--->編碼--->數(shù)字信號(hào)

聲音數(shù)字化三要素

采用頻率：每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數(shù)。采樣頻率越高，聲音質(zhì)量越好，數(shù)據(jù)量也越大。常用的采樣頻率有11.025KHz，22.05KHz，44.1KHz，48KHz，96KHz等。

量化位數(shù)：每個(gè)采樣點(diǎn)用多少二進(jìn)制位表示數(shù)據(jù)范圍。量化位數(shù)也叫采樣位數(shù)。量化位數(shù)越多，音質(zhì)越好，數(shù)據(jù)量也越大。常用的采樣位數(shù)有8位，16位，24位，32位等。

聲道數(shù)：使用聲道的個(gè)數(shù)。立體聲比單聲道的表現(xiàn)力豐富，但是數(shù)據(jù)量翻倍。常用的聲道數(shù)有單聲道，立體聲（左聲道和右聲道）。

Codec作用

對(duì)PCM或I2S等信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，把數(shù)字的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)

對(duì)Mic、Linein或者其他輸入源的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，把模擬的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變CPU能夠處理的數(shù)字信號(hào)

對(duì)音頻通路進(jìn)行控制，比如播放音樂(lè)，收聽(tīng)調(diào)頻收音機(jī)，又或者接聽(tīng)電話時(shí)，音頻信號(hào)在codec內(nèi)的流通路線是不一樣的

對(duì)音頻信號(hào)做出相應(yīng)的處理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等

基本概念

LineIn

LineIn端口只能輸入音頻信號(hào)，芯片內(nèi)部沒(méi)有放大器，因此不能連接麥克風(fēng)，只能輸入來(lái)自其他設(shè)備的音頻信號(hào)。該端口主要用于連接電吉他、電子琴、合成器、拾音器等外界設(shè)備的音頻信號(hào)輸出的錄音，這些設(shè)備本身輸出功率就比較大，因此需要連接到LineIn端口錄音。

Mic

Mic端口用來(lái)連接麥克風(fēng)，芯片內(nèi)部有放大器，可以對(duì)來(lái)自麥克風(fēng)的信號(hào)進(jìn)行放大。這個(gè)端口和LineIn的區(qū)別在于它有前置放大器，換言之麥克風(fēng)本身輸出功率小，因此必須要有一個(gè)外部的放大設(shè)備來(lái)放大音頻信號(hào)。

LineOut

LineOut是音頻信號(hào)輸出，此信號(hào)未經(jīng)放大器放大，所以功率小，驅(qū)動(dòng)能力弱，只能輸出到其他的音頻接收設(shè)備，不能直接接到耳機(jī)、揚(yáng)聲器。對(duì)于一些阻抗高的耳機(jī)，其驅(qū)動(dòng)能力要求低，LineOut信號(hào)直接連接后也能發(fā)聲，只不過(guò)聲音很小。

Speaker

Speaker就是喇叭輸出，可以直接接到無(wú)源音箱，功率輸出較大。

Headphone

headphone就是我們平時(shí)看到的耳機(jī)孔輸出，headphone接口輸出的內(nèi)部存在功放，因此可以直接驅(qū)動(dòng)耳機(jī)。

硬件接口

(1)I2S

I2S速度快，專門(mén)用于傳音樂(lè)。從SoC往Codec傳音樂(lè)數(shù)據(jù)，一般使用I2S。包含主時(shí)鐘(MCLK)、串行時(shí)鐘(SCLK)、幀時(shí)鐘(LRCK)、數(shù)據(jù)信號(hào)(SD)。

接口定義：

MCLK: 主時(shí)鐘，這個(gè)信號(hào)其實(shí)不屬于I2S的接口定義。所以I2S一般認(rèn)為只有3根信號(hào)線。

SCLK: 串行時(shí)鐘，也叫位時(shí)鐘（BCLK），對(duì)應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)的時(shí)鐘。SCLK的頻率=2 * 采樣頻率 * 采樣位深。

LRCK(WS): 幀時(shí)鐘，左右聲道選擇信號(hào)。

SD: 串行數(shù)據(jù)，用來(lái)傳輸音頻數(shù)據(jù)

頻率計(jì)算:

假設(shè)聲音的采樣頻率為 44.1kHz，即幀時(shí)鐘(LRCK)的頻率必須也為 44.1 kHz；左/右2個(gè)聲道的量化深度均為16bit，則I2S的SCLK的頻率為：44.1kHz×16×2＝1.4112MHz。MCLK時(shí)鐘頻率一般為256LRCK = 25644.1kHz =11.2896MHz。

提示：上面的I2S是半雙工的，但隨著I2S的發(fā)展，有全雙工的接口(SD_IN, SD_OUT)，甚至多通道的接口。

(2)PCM

PCM接口主要用來(lái)傳語(yǔ)音。它通常用于AP處理器和通信MODEM之間傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)（就是雙向打電話的數(shù)據(jù)）。

接口定義:

PCM_CLK: 數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)

PCM_SYNC: 幀同步時(shí)鐘信號(hào)

PCM_IN: 接收數(shù)據(jù)信號(hào)

PCM_OUT: 發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)

(3)PDM

PDM，只有2根線，它的編碼方式和I2S不同。很多數(shù)字麥克風(fēng)使用PDM接口，它有數(shù)據(jù)和時(shí)鐘兩根線。PDM接口和I2S最大的區(qū)別是編碼方式不同。

接口定義:

PDM_CLK: 時(shí)鐘信號(hào)。

PDM_DATA: 數(shù)據(jù)信號(hào)。

名詞解析

PCM: 脈沖編碼調(diào)制， 把聲音從模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的一種技術(shù)

TDM: Time Division Multiplexing，時(shí)分復(fù)用

DAI: Digital Audio Interfaces 數(shù)字音頻接口

ALSA: Advanced Linux Sound Architecture 高級(jí)Linux音頻架構(gòu)

ASoC: ALSA System on Chip

DAPM: Dynamic Audio Power Management 動(dòng)態(tài)音頻電源管理

Mixer: 混合器

HIFI: High-Fidelity 高保真

DPCM: 差分脈沖編碼調(diào)制

JACK: 耳機(jī)的接口檢測(cè)

Headphone: 耳機(jī)

Micphone: 麥克風(fēng)

Headset: (耳麥)帶有麥克風(fēng)的耳機(jī) headphone + micphone

審核編輯：湯梓紅