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音效卡及音效晶片的演變
 

【作者: 張榮富】   2000年12月01日 星期五

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個人電腦在處理聲音功能的歷史,與個人電腦其本身的歷史比較起來,並不算是很悠久的。概括來講,從主要用於遊戲的發聲,到加入錄音、播音功能,提高取樣頻率,以及電腦合成音樂midi從FM的合成,進步到Wavetable立體空間的音場效果。抑或只是簡單地將聲音的寬度、廣度加深、加大,演變到可三度空間定位的音場效果(3D Position sound);又好像提到加在個人電腦上的儲存媒體,由VCD進化到DVD,DVD上的杜比音效就加進了電腦裡(要享受此等級的音效,必須要有能支援六支喇叭的界面,有別於原只有左右聲道的界面)。至此,個人電腦的音效技術由最初到現在,也算是有很大的改變。


本文將就近年來,由ISA界面的音效卡,演進成PCI,再演變成整合進入主機板晶片組(chipset)的軟體音效(Software Audio),其中的技術演進及參與的晶片廠商做一簡單的介紹,以便使用者選擇個人電腦音效產品時,能有一初步的了解及依據。


從ISA到PCI界面的音效卡.

在ISA時期的音效卡,講的是Sound Blaster及Sound Blaster pro的相容。當時來說,能有一般加寬音場效果的3D功能,就算是不錯的音效卡了。後來開始有人在MIDI音效上作文章,由原先的FM合成,改成Wavetable的合成。因Wavetable需要有Memory來儲存真正的聲音樣本,故有Wavetable daughter card的設計,你可再加買一個子卡來聽較好的MIDI音樂。


在當時,除了Creative廠商外,另外有Turtle Beach亦是頗負盛名的廠商。事實上,以聽MIDI音樂來講,Wavetable的合成比FM好很多;但在當時,要外加RAM在音效卡上的作法,確是所費不貲(而且那時Memory尚未崩盤,貴得很!)。筆者五年前就買過五千多元的音效卡,但跟現在市場上賣的400元一張的卡是差不多的。如今,隨著更多的音效晶片廠加入競爭的行列,音效卡的價格也隨之下降不少,此時新加入的知名廠商像ESS、Opti、Avance(Realtek)等,皆有不錯的成蹟。


後來,因作業系統的進步(由DOS進入Windows),電腦大廠有鑑於整體效率的考量,開始捨棄ISA的界面,只以PCI為主,而所有的音效晶片廠商亦開始推出以PCI界面為主的音效晶片。此時最大的困難點,在於原先相容於DOS環境下,ISA界面的應用軟體和遊戲軟體。當時還有個專有名詞「DOS Legacy」是用來形容此狀況,而各家廠商無不努力去解決此問題。


在進入PCI界面的同時,個人電腦音效亦有一標準被訂定--AC' 97。其主要用意,是想把處理聲音的硬體晶片,分成數位及類比二部份。將數位及類比分開,如此便可以減少互相的干擾,聲音的輸出品質也有所提升;但卻違背成本考量的原則,因為整合的一顆晶片,會比分成二顆來得有競爭力,所以此時PCI的音效晶片就分成二族群,一是以整合為單一顆及成本考量為主的廠商,如ESS的Solo1、Avance(Realtek)的ALS4000。另外一方面是以AC' 97為標準的產品,分成二顆,走高音效品質、多功能路線,如YAMAHA的724及744、Avance(Realtek)的ALS300和Cirrus Logic的產品。


就如前面所提到的,愈往高品質走的產品,就必須追求愈多的功能及更好的產品特性,這也就衍生出了下一段文章要探討的主題:支援六聲道音響的架構,杜比音效及立體空間音效。


除此之外,在MIDI效果的追求上,開始有廠商把Wavetable的合成器以軟體的形式來做,此舉不但可減少硬體晶片及RAM的成本,又可隨時讓玩家來編輯他們自己喜歡的音樂樣本,包括Microsoft等不少廠家均推出Software Wavetable的產品,例如YAMAHA的XG就是此類產品的佼佼者,只不過必須花錢才能擁有,不像Microsoft的Software Wavetable,內含在windows中。但還是有不少廠商願意付費,藉以搭配音效卡出貨,此時也宣告了硬體Wavetable daughter卡時代的結束。


PCI上的立體空間音效及支援六聲道的杜比音效

因為DVD的使用日廣,很自然地高檔的音效晶片,就往支援六聲道的方向走。而在此六聲道的架構下,除了看DVD享受杜比音效外,更能以此架構來實現真正三度空間音效的遊戲軟體,讀者假如常逛電腦展,應該常看到或聽到此類產品--直昇機在頭頂上前、後、左、右的盤旋,子彈從後面呼嘯到前面的聲音,過癮!然而此類支援六支喇叭的音效卡產品,郤面臨叫好不叫座的情況,只有少數的玩家肯花錢去裝配此類的配備。目前在此領域內的晶片廠商有Aureal、ForteMedia、Avance(Realtek)、Cmedia。


從整合音效晶片進主機板到整合音效功能至主機上的晶片組.

之前,許多主機板業者最大的心願,就是把音效功能整合進主機板中,因此有了「ALL-IN-ONE」的口號,這裡的ONE指的就是主機板,也就是要把音效控制晶片放在主機板上,但此作法只是省掉一塊音效卡PCB的成本而己,其它的零件還是必須存在,卻可能因此失掉了擴充卡原有的彈性(客戶可隨自己喜歡,選擇所需的音效卡),所以此作法除了特定廠商外,並沒有很明顯的成功例子,音效擴充卡還是有一定的市場佔有率。


前面曾提到AC' 97的標準把Audio的功能一分為二,一是處理Digital的邏輯、一是處理analog的AC' 97 CODEC。這種作法就是替Digital邏輯整合進主機板的晶片組做一鋪路。果不其然,Intel於今年初推出的810晶片組及陸續推出的820、815,就把Audio的功能整合進chipset內。而其它的晶片組廠商如Via、SiS也相繼推出此類產品,後續產品規劃亦全是內含音效功能的。


雖然晶片組整合音效功能的初期,遭遇到應用軟體相容性的問題,但時間的演進,此類問題目前己不存在,現在新的主機板基本上都是內建己含音效效果的AC' 97 CODEC,不需要客戶再去另購音效卡來加裝,而音效擴充卡除了有特殊功能的High-end卡外,原有的市場亦不存在。(表一)為目前在此AC' 97 CODEC領域上的主要廠商,及其特色的比較。



《表一 AC' 97 CODEC廠商比較》
《表一 AC' 97 CODEC廠商比較》

未來的發展

CODEC配合主機板晶片組的市場,競爭其實非常激烈,在此領域領先的廠商亦戰戰競競不敢大意,不以現況為滿足,想把音效的功能往更高階發展。所以,紛紛往High-end附加卡功能的方向走,計劃提供支援6-channel、立體空間定位的軟體功能、杜比音效及不同環境音效的軟體。


這與High-end附加卡所不同的是,價格不會過於高昂,並可能內建於主機板中,嘉惠使用者,但卻會面臨到相同的問題,一般的使用者真的需要這些功能嗎?使用者會有多餘的空間可放有前、後、左、右、中間六個一組的喇叭嗎?這個答案有待市場的回答。


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