在信息化日益加速的今天，數(shù)字多媒體的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，隨著寬帶網(wǎng)概念深入人心，數(shù)字多媒體進(jìn)入到了一個(gè)更廣闊的空間，許多應(yīng)用課題都圍繞著兩者展開(kāi)，其中可視電話(huà)、電話(huà)會(huì)議系統(tǒng)和視頻會(huì)議系統(tǒng)發(fā)展迅速，這些都要涉及到多媒體數(shù)據(jù)通信。在多媒體數(shù)據(jù)通信中，要求有良好的實(shí)時(shí)性，能夠?qū)Χ嗝襟w數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)節(jié)的操作，如壓縮、實(shí)時(shí)流傳輸?shù)取６谶@些應(yīng)用之中，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況還難以滿(mǎn)足較好的實(shí)時(shí)視頻通訊，音頻數(shù)據(jù)在其中就更顯重要。

　　PC音頻向AC'97的過(guò)渡

　　自從威盛（VIA）在其MVP3主板芯片中提出了"AC97聲卡"這個(gè)概念，我們便常常在形形色色的主板說(shuō) 明書(shū)上見(jiàn)到它，也就有了"AC97軟聲卡"一說(shuō)。發(fā)展到后來(lái)，"AC97"干脆成了軟聲卡的代名詞。可是如果你去看看某些聲卡的技術(shù)資料，你就會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)"該卡采用AC97標(biāo)準(zhǔn)",難道聲卡也是軟聲卡？要知道這其中的奧妙，還須先認(rèn)識(shí)AC97規(guī)范（或標(biāo)準(zhǔn)）。1996年6月，5家PC領(lǐng)域中頗具度和權(quán)威性的軟硬件公司（Intel、Creative Labs、Analog Device、NS和Yamaha）共同提出了一種全新思路的芯片級(jí)PC音源結(jié)構(gòu)，也就是我們現(xiàn)在所見(jiàn)的"AC97"標(biāo)準(zhǔn)（Audio Codec97）。AC'97規(guī)范的數(shù)字控制器部分恰好位于I/O控制器中心（ICH）的"南橋"芯片中，而音頻處理和調(diào)制解調(diào)器所需的模數(shù)和數(shù)模功能則位于音頻編解碼器芯片中。AC'97早的目標(biāo)是支持單聲道麥克風(fēng)輸入和雙聲道（立體聲）音頻I/O特性、16到20位分辨率和每通道48kHz采樣率。

　　然而，并非所有終用戶(hù)都完全得到了滿(mǎn)足。這種方式實(shí)現(xiàn)的音頻品質(zhì)往往并不能達(dá)到高保真音樂(lè)迷和狂熱游戲玩家的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)閷?duì)于低噪聲的音頻信號(hào)而言，PC主板是一個(gè)本質(zhì)上很不友好的電氣環(huán)境。在主處理器負(fù)荷很重時(shí)，例如在運(yùn)行圖象處理量繁重的游戲或屏幕更新任務(wù)時(shí)，AC'97系統(tǒng)還可能會(huì)表現(xiàn)出令人討厭的音頻毛刺、喀嗒聲和音頻丟失。在我們想要享受帶杜比數(shù)字5.1聲道的DVD唱碟時(shí)，出現(xiàn)這樣的問(wèn)題可大大不妙。

　　多聲道音頻技術(shù)

　　Intel 公司在2004年就公布了HDA標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)圖1），用以滿(mǎn)足終用戶(hù)不斷提高的期望值。Intel的HDA繼承了AC'97采用主板聲音解決方案的傳統(tǒng)，但又專(zhuān)為支持家庭娛樂(lè)而額外添加了高性能的音頻功能。HDA規(guī)范支持八通道的192kHz/32bit音頻輸出。

 
圖1：Intel公司針對(duì)PC的高清音頻系統(tǒng)框圖

　　HDA 鏈路是用于連接HDA控制器（通常是ICH內(nèi)核邏輯芯片的一部分）和HDA編解碼芯片的五線(xiàn)數(shù)字串行接口。HDA鏈路采用了鎖定于HDA控制器提供的 24MHz位時(shí)鐘（BCLK）的控制器同步比特流，所有音頻輸入和輸出數(shù)據(jù)流都與一個(gè)幀速率固定為48kHz的SYNC信號(hào)同步。

　　PC 機(jī)中使用的典型HDA系統(tǒng)都能提供5到8個(gè)板載模擬音頻通道（即支持7.1聲道），并可選擇48到192kHz/24bit模擬音頻輸出。一些HDA編解碼器芯片和主板還通過(guò)同軸連接器、光連接器或同時(shí)通過(guò)這兩種連接器提供S/PDIF數(shù)字音頻輸入/輸出。另外，音頻子系統(tǒng)的硬件和軟件層設(shè)計(jì)也更加成熟，從而降低了與音頻性能相關(guān)的毛刺和丟失出現(xiàn)的概率。

　　除了原來(lái)就支持的多聲道音頻功能外，現(xiàn)代PC音頻系統(tǒng)還必須提供多程序運(yùn)行功能用于并行回放。例如，一臺(tái)家庭娛樂(lè)電腦可能在用于廳內(nèi)播放多聲道環(huán)繞聲DVD電影的同時(shí)被廚房或書(shū)房中的另一個(gè)用戶(hù)用來(lái)播放互聯(lián)網(wǎng)視頻共享網(wǎng)站上的聲音信號(hào)。類(lèi)似的，狂熱的網(wǎng)游愛(ài)好者可能會(huì)選擇通過(guò)音箱播放游戲的5.1音頻聲軌，同時(shí)又通過(guò)輕便的耳機(jī)在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)時(shí)音頻聊天。

　　PC音頻子系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　顯然，音頻子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和編程人員所面臨的挑戰(zhàn)是如何確保多個(gè)并行音頻聲道各司其職、各盡其能，并使系統(tǒng)的設(shè)置、調(diào)試和維護(hù)更加容易。硬件設(shè)計(jì)師必須遵循完善的模擬設(shè)計(jì)規(guī)范，才能在苛刻的PC環(huán)境下保證信號(hào)完整性。

　　除了選擇音頻編解碼芯片之外，設(shè)計(jì)師還必須為模擬音頻連接器選擇合適的布線(xiàn)方式、放置位置和類(lèi)型，并在需要S/PDIF連接器時(shí)選擇合適的數(shù)字I/O.

　　編解碼器制造商的版圖說(shuō)明中通常都建議從物理上分隔編解碼器芯片的數(shù)字接口部分（例如HDA鏈路和S/PDIF連接）與敏感的模擬音頻輸入/輸出管腳，以便盡可能減小高頻數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬電路的感性串?dāng)_。

　　同樣，選擇正確的輸入輸出音頻隔直電容也可能對(duì)電路的低頻性能產(chǎn)生很積極的影響。大多數(shù)編解碼器制造商都規(guī)定在音頻輸入端要采用等效串聯(lián)電阻和電感非常小的 X5R電介類(lèi)MLCC電容，并在輸出端使用容量相對(duì)較大的電解電容（>10μF）。只要足夠細(xì)心，那么硬件設(shè)計(jì)師就能在PC環(huán)境中設(shè)計(jì)出真正高清音頻電路。

圖2：MPEG環(huán)繞聲