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舊 2005-12-05, 04:10 PM   #1
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預設 主機板內建音效卡中的「Xear 3D」技術簡介

目前流行的音效卡品種繁多,令人目不暇接,不過若是以其所採用的音效晶片來分類的話,種類就有限了。在決定音效卡效能的諸因素之中,音效晶片所佔的位置是舉足輕重的;因此要想全面瞭解音效卡,首先就要瞭解不同音效卡所採用的不同音效晶片。

  主流音效晶片簡評


  Creative系列音效晶片

  Creative 137X系列(ES-137X)

  簡介:Creative早期的PCI音效卡使用的都是ES-137X系列的晶片,其中ES-1370主要套用於Sound Blaster PCI64和Sound Blaster PCI128音效卡;ES-1373是前者的簡化版,主要套用於主機板整合。

  評論:這一系列音效晶片本身的信噪比較高,在錄製WAV音瀕時可以得到比較滿意的音質,不過由於這款晶片所採用的技術比較簡單,因此合成後的MIDI樂曲整體效果不是很好。在三維音效方面,該晶片可以實現硬體加速DS3D、軟體模擬A3D 1.0和EAX,可以模擬支持4音箱輸出,在四聲道模式下可以獲得較好的三維定位效果。

  EMU10K1

  簡介:EMU10K1是效能強勁的音效處理晶片,它整合了超過200萬的晶體管,擁有超過1000個MIPS的處理能力,而且這款音效晶片本身就是一塊可編程的DSP,這就意味著它可以通過軟體來改進功能、增強處理能力,因此生命力強勁。

  評論:EMU10K1由於率先採用了8點內插運算功能,所以音質極佳,達到了DSP資料轉換的高峰,經它處理轉換後的音瀕信號,聽起來很逼真,而且EMU10K1更是憑借自己強大的運算能力,足以輕鬆應付各種複雜的三維音效處理;不過美中不足的一點是MIDI的合成能力,雖然運用了先進的SOUNDFONT技術,可以增加各種風格的音色庫,但由於算法較簡單,整體效果還是無法與YAMAHA、ROLAND等專業軟波表媲美。

  ESS系列音效晶片

  ESS MAESTRO-2(1968)

  簡介:ESS MAESTRO-2(1968)系列是ESS公司生產的第二代PCI音效晶片,在效能上比前一代產品有了較大的提升。首先,該晶片採用了32位執行緒處理技術,大大降低了音效卡放音時CPU的佔用率;其次,它採用了資料快取技術,通過把資料儲存於在系統記憶體中,從而使PCI總線資料傳輸速度得到更有力的發揮;同時ESS MAESTRO-2(1968)晶片還支持兩路立體聲音瀕輸出,可以為用戶營造一種模擬的環繞效果。另外在三維音效方面,它採用了Sensaura新一代的技術,在音質效果上顯得更加逼真。

  評論:總的來看,ESS MAESTRO-2(1968)音效晶片在許多方面的功能在同價位晶片中都是比較優秀的,擁有的良好音質和較低的CPU佔用率,值得普通用戶選項。

  ESS Canyon3D

  簡介:ESS Canyon3D是ESS公司的新力作,處理能力為500MIPS。Canyon3D擁有兩個可以編程的處理單元,其中包括一個64通道流水線的波形處理單元以及一個音瀕信號處理單元,可以加速超過32個DirectSound3D音瀕流。Canyon3D最為吸引人的地方在於其對3D音瀕的支持。它與ESS MAESTRO-2最大的區別,在於真正支持四聲道輸出,而且與其它的多聲道音效卡有所不同,它提供了一個可獨立控制的低音炮輸出接頭,同時它還利用Sensaura的MultiDrive技術處理三維音效,以獲得包括DS3D、A3D 1.0和EAX在內的多種主流API,在四聲道模式下能夠提供真正的HRTF回放效果。在立體聲模式下,Canyon3D通過三維處理技術加寬的信號頻率,可以使用戶獲得虛擬的環繞聲。

  評論:ESS Canyon3D音效晶片的CPU佔用率很低,而且繼承了ESS系列產品相容性較好的優點,不過美中不足的地方是,它的MIDI合成效果卻仍然沒有多少改進,連基本的回饋與和聲特效也不能表達出來,這一點令人遺憾。

  Aureal系列音效晶片

  Vortex AU8820

  簡介:Vortex AU8820擁有48個硬體音瀕流通道,並具有輸出SPDIF的能力,而且Vortex AU8820同時也提供了對DS3D的支持。

  評論:在音質方面,Vortex AU8820的表現令人十分滿意,基本上都可以達到其所標稱的信噪比。在MIDI合成方面,Vortex AU8820晶片提供了相容DLS的波表合成引擎,硬體復音達32個,另外還可以用軟體合成32個復音,但合成後的音質效果一般。在相容性上,Vortex AU8820的表現還算不錯,不過它對CPU的佔用率極高。

  Vortex2 AU8830

  簡介:Vortex2 AU8830包含了三百萬個晶體管,其硬體處理能力為600MIPS,折算為DSP的話,大約為1200到1800MIPS。Vortex2 AU8830擁有96個硬體音瀕通道,並可同時繪圖76個3D音源。Vortex2 AU8830晶片的內部分為很多個處理單元,通過內部的數流總線(VDB)傳送音瀕流。作為可編程的雙總線結構,VDB可以傳送多達183個音瀕流。Vortex AU8830有兩個32位復音處理單元,共有64個硬體復音。另外加上256個軟體復音,總共可以支持320個復音。

  評論:Vortex2 AU8830是Aureal公司所推出的第二款音效晶片,同時也是其絕版的傳統之作(此後Aureal便被Creative收購了),可惜Vortex2 AU8830並不是一塊DSP,因此主要功能和效能都已固定,無法通過軟體昇級,這也正是此款晶片的最大不足之處。

  音效卡流行技術

  波表合成技術

  波表合成技術,就是指將各種真實樂器所能發出的所有聲音錄製下來,儲存於為一個波表文件,在播放時根據MIDI文件所記錄的樂曲訊息從波表中找出對應的聲音訊息,進行加工合成後再播放出來。最早出現的波表合成技術都是軟波表技術,需要佔用較多的系統資源,但發展到了PCI音效卡時代之後,硬波表合成技術開始出現。由於PCI總線的傳輸帶寬可達133Mbps,因此可以利用系統主記憶體替代價格昂貴的專用聲音儲存於器,從而解決了以前ISA音效卡中的最大矛盾——音色庫儲存於空間與硬體成本的衝突。與此同時,PCI音效卡還採用了一種叫做DLS的技術,靠音效卡自己的音瀕處理晶片對調入記憶體的音色庫進行合成,從而大大降低了CPU的佔用率;除此之外,這種音色庫還可以隨時更新,並利用DLS音色編輯軟體進行修改,這是傳統波表所無法比擬的。

  3D音瀕技術

  3D音瀕技術是現階段主流音效卡不可或缺的組成部分,對於支持3D音效技術的音效卡來說,其聲音處理的算法是非常重要的,它往往決定了此款產品的定位和音瀕效果的好壞。目前不少的音瀕技術公司和音效卡廠商開發出了各種各樣的算法和技術,他們一般都有自己專門的編程接頭(API)。


Aureal 3D(A3D)

  A3D是由Aureal公司開發的一種突破性的互動3D音效技術。A3D是一套關於HRTF算法的3D音效定位技術,基本原理是根據人的頭部對不同方位的聲音加以頻率校正,在虛擬的三維空間中模擬出多個音源,再利用這些音源之間的位置變換,聲音強弱來實現音效定位。A3D 1.0技術包含「環繞」和「互動」兩部分內容,允許兩隻普通的音箱或一對耳機,在環繞著聽者的三維空間中精確地定位聲源。A3D 2.0音效技術支持更多的3D聲源、更高的採樣率和更大的HRTF過濾器,此外更具有獨創的聲波追蹤技術,其中包括既時聲學反射、回音和阻塞繪圖。A3D 2.0的聲波追蹤技術可以分析一個空間的三維幾何性狀,既時跟蹤聲波在環境中受到的反射和吸收,這就意味著我們從中可以聆聽到更為逼真的音響效果。
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  DirectSound3D(DS3D)

  DirectSound3D也就是人們常說的DS3D技術,它是由Microsoft開發的。DS3D具有強大的增強能力,同時它還具有多達32個音瀕文件的指令工具,並且還可以在DS3D API的基礎上進行改進和擴充,提供更加豐富的功能,如EAX就是其中一個著名的增強API。DS3D的作用就在於說明 開發者定義聲音在3D空間中的定位和聲響,而這一切又是靠與DS3D相容的音效卡用各種算法來實現的。由於Microsoft具有舉足輕重的地位,因此DS3D推出後就得到了廣泛的套用。

  EAX

  EAX(環境音效增強集)是由創新公司開發的,本質上是依附於Direct Sound3D的增強API,因此要支持EAX就必須支持Direct Sound3D。EAX 1.0的作用很簡單,只是為遊戲加入3D混響效果,而且用起來很簡單,但既時3D混響效果的實現卻並不簡單,因此除了音效卡的處理能力要強之外,還必須有好的算法;EAX 2.0則加入了「聲波穿越障礙物」和「聲波的衍射現象」等進階環境音效;EAX 3.0在繼承前兩代產品特性的同時,提還供了更為強大且簡單易用的開發工具,包括可以為每一個單獨音源做早反射和混響的控制、局限反射群、改進了的距離模型、允許在環境之間動態平滑切換等,並公開了環境的全部參數,使開發和新增特別音效更為容易和直觀。





各種流行的PCI相容音效卡普遍採用波表合成原理。但不同的音效卡生產商為了使音效卡播放的聲音更豐富,更有真實感,還採用了多種技術對聲音效果進行加強。從而使音效卡也繼顯示卡後進入了3D時代,產生了不同的3D音效標準。

  1.D3D


  D3D是DirectSound 3D的簡稱,是微軟公司提出的3D效果定位技術,它最大特點就是硬體無關性,在音效卡出現初期,許多音效卡晶片沒有自己的硬體3D音效處理能力,都是使用這種D3D來模擬出立體聲。它所產生的效果均由CPU通過即時運算產生,比較耗費CPU資源。如果你在選購音效卡時聽銷售商說音效卡支持D3D多麼好的話,千萬不要就輕信這是一塊好音效卡,因為現在沒有哪種音效卡不支持D3D,它與音效卡本身的硬體效能沒什麼關係。

  2.HRTF

  HRTF是Head Related Transfer Function的縮寫,中文意思是「頭部對應傳輸功能」,這是一種聲音的定位技術,它可以利用兩個音箱來實現全方位的立體聲功能。支持這種算法的晶片有很多種,最主要還是ESS公司的Canyon 3D晶片,它採用了四聲道HRTF算法。

  3.A3D1與A3D2

  A3D1是AUREAL(傲銳)公司提出的技術,和HRTF一樣,它也是用兩個音箱來模擬出3D定位效果,AUREAL音效卡中的AU8820晶片使用的就是這種技術。在DIY市場上曾經名氣頗大的帝盟S90使用的也是這種晶片。現在A3D已經發展到第2代,它使用真正的四聲道來加強3D定位效果,而放棄了以前的模擬方式,所以在音質和臨場感上有很大提高,再加上特殊的聲波追蹤功能(Wave Tracing),可以更加真實地對3D定位。傲銳的AU8830晶片就支持這種技術,曾經紅極一時的帝盟MX300音效卡採用的就是這種晶片。

  4.EAX

  EAX是由新加坡創新公司在其SB LIVE!系列音效卡中提出的標準,全名為Environmental Audio Extension,即環境音效。其本質是一種API(Application Programming Interface),也就是一種編程接頭,而且這個接頭必須依賴於微軟的D3D。既然是通用編程接頭,那麼任何人都可以使用這一接頭來進行開發或在自己的軟硬體產品中加入對EAX的支持,從而使它具有較好的通用性。現在EAX已發展到了2.0版本。環境音效技術最大的特點不是3D定位的準確性,而是對真實環境的聲音效果來進行模擬,從而使人產生身臨其境的感覺。比如它可以真實地模擬一個人在另一個房間,或者在同一個房間中的一個大柱子後面講話的不同聲音效果。

  這種技術主要運用在電腦娛樂中,它使遊戲玩家在玩遊戲的時候現場感十足。現在支持EAX2的主要就是EMU10K1和MU10K2晶片,它們分別為創新著名的SB Live!和Audigy系列音效卡所採用,該晶片同時還支持A3D1、HRTF等技術,是目前流行相容音效卡中的精品。

  5.Q3D

  它的英文全名是Qsound 3D,是由加拿大Qsound Labs所推出的3D定位算法,它主要包括三個部分,第一部分是3D音效和聽覺環境模型,第二部分是立體音樂加強,第三個部分是虛擬的環境音效。它的目標是將A3D和EAX的優點集中在一起。



人們對3D音效的追求是永無止境的,總是希望能聽到更加真實有空間感的聲音。雖然現在已經有了不少解決方案,但不是成本高昂就是效果不理想。C-Media推出了一種新的解決方案Xear 3D,這是一套全方位多聲道3D環繞音效解決方案,配合C-Media的音效處理晶片或者是Codec晶片解決3D遊戲的方向感和場景音效,並且能解決後聲道喇叭位置擺放與聆聽的限制問題,能讓不同的音源都虛擬化成多聲道的3D音效。


  Xear 3D技術的組成

  C-Media Xear 3D技術主要由三部分組成。首先是通用驅動程式UDA,這相當於提供了一個中間層,它直接連接Windows的API,獲取各種音瀕格式的輸入信號。UDA是PC上的所有應用軟體和音效與主機板上的音效處理晶片之間的溝通渠道。其次是Xear 3D引擎,這個引擎整合了Sensaura 3D、環境音效和Xear 3D過濾器。Xear 3D引擎是整個技術的靈魂,通過這個引擎的運算處理,電腦上的各種音瀕都可以轉換成讓用戶隨心所欲享受到的多聲道3D環繞音效。最後是C-Media的Codec,這屬於硬體層面了。先介紹一下什麼是Codec,所謂Codec就是數/模轉換晶片,它可以把電腦處理的數位音瀕格式轉換成能夠驅動耳機或者喇叭發聲的模擬音瀕格式,它決定了音樂的動態回應範圍和信噪比,是決定音質的關鍵單元。Codec可以是主機板上或者是音效卡上獨立的晶片,也可以整合在音效處理晶片中。

  Xear 3D技術的優勢

  1、安裝驅動方便。有了C-Media UDA驅動的支持,用戶不需要去判斷音效處理晶片的檔案類型、晶片組中南橋的規格和操作系統的各種API的差異,全都使用統一的驅動程式。

  2、可以使用Sensaura 3D和EnvironmentFX音效處理技術,因此Xear 3D可以模擬出真實環境中的音場,可以感受出聲音因為所處的空間大小、距離遠近、傳輸介質變化和障礙物阻擋下的不同,讓人感覺出環境的變化。

  3、可以在兩聲道系統上表現出3D音效,通過搭配開放式耳機來營造4.1或5.1聲道的聆聽環境,而且對耳機沒有特別的要求。

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  承啟APOGEE(天極)7VJL主機板提供了Xear 3D這個高附加值產品,可以讓使用者在很局限的空間裡使用雙聲道喇叭甚至是耳機來享受環繞立體聲。比如當你想在工作之餘欣賞一下DVD大片,但卻沒有足夠的空間來放置4.1或5.1聲道的音箱時,就可以通過Xear 3D技術配合該主機板附贈的時尚耳機來欣賞電影,你會發現其環繞效果非常出色。當然,平時聽MP3或CD唱片時也可以通過此方法來營造一下環境音效,體驗一下身臨其境的感覺。
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