USB外置声卡常识

电脑USB外设由于使用方便灵活，也便于移动和携带，因而近十几年来得到了快速发展，甚至成为一种时尚!除了常用的USB闪盘、USB光驱、USB移动硬盘、USB摄像头等外，又陆续推出USB网卡、USB蓝牙集线器、USB红外适配器、大3D手写连笔王、USB台灯、USB风扇、USB充电器等等，不胜枚举。
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。近几年来，USB外置声卡品牌较多，色彩斑斓，为PC界多媒体音响及专业音响发烧增添了无限生机。
声卡在电脑中的作用，相对来说是比较独立的，因此声卡对电脑整体性能影响也相对较小。但作为多媒体电脑的一部份，声卡的好坏决定着声音的表现力，采用PCI总线结构的声卡与采用ISA总线结构的声卡相比具有更大的数据流量和更小的系统资源占用率，还具有更细腻的声音表现效果，能让电脑音乐音效表现得更加真实自然。而USB外置声卡是将声音信号以数字方式输出是绝对不受电脑内部电磁杂波干扰的，与采用PCI总线结构的声卡相比，音响效果又更进一层，这就是当今USB声卡魅力所在!
一个普通USB声卡其体积很小，和一个普通的闪盘差不多。USB声卡不需要插在机箱内，只要把它一头连上USB接口它就能工作了，另一头是3．5耳机插口或其它方式接口，它通过转换线的音频插头，可以插入音箱的音频输入插口，也可以插入音频放大器进行高保真放音。
声卡经历了ISA接口、PCI接口、CNR或者ACR等独特的接口，这些总线都在机箱内部无法引出机箱，只能把声卡插在机箱内部。声卡放在机箱内不好，但是这有两个问题要解决。一个是信噪比，机箱内部就是一个电磁噪声的大熔炉，对于数字电路来说没什么问题，但是对声卡这样带有模拟电路的设备来说，很容易引入噪声，表现在声音的信噪比下降。虽然可以通过电路上的设计和使用高品质的元器件来减少噪声，但是只有把模拟电路部分搬到机箱外面才是最好的解决方法。现在很多专业声卡都把Codec和模拟放大电路做在了外置盒中，这也只能算是半外置声卡。第二个是便携性，插在机箱内的声卡怎么说算不上是便携，而那些把Codec做在外置盒中的声卡也不行。要想声卡便携又要即插即用，那只有使用到USB这个通用串行接口了。 USB接口基本上是所有PC都具有的串行接口，说明它的使用范围非常广。
最简单的USB声卡内部只有一块电路板，除了电容电阻以及线圈和晶振外，其核心是一块数模转换芯片，如philipsUDA1321PS芯片，这是一个20bit的数模转换芯片，早期市场上绝大多数的USB音箱用的就是这个芯片，它工作时不需要外接电源，电源是从USB输入线来提供的，USB输入线一共是四股，两股是数据线，另两股是电源线。这种小功率的USB设备就可以由主板通过USB线路供电，而无外接电源。整个声卡起的作用就是数模转换，也就是把从主板的数据总线上数字声音信号转换成模拟声音信号，在通过普通的音箱发音。现在的USB音箱就是根据这一原理，将此转换板做在了普通音箱的里面，将数模转换工作由原来的声卡完成改为在音箱里完成，免去了声卡输出的模拟信号受到源于机箱内的电磁干扰，而使声音变得绝对纯净。因为数字信号就是用高低电平分别代表1和0，再严重的电磁干扰也不会将高电平变为低电平，即不会将1变成0，反之亦然，而模拟信号是连续变化的电平，极易受到干扰，所以声音信号以数字方式输出是绝对不会受到电磁杂波的干扰的，这就是当今USB声卡的优势之所在!这种USB声卡也就是能把普通音箱升级成USB音箱来使用，不从机箱内声卡而直接从数据总线上索取声音信号进行回放。
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。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。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"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。 很简单，一个最简单的USB声卡不过是一个外置的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AC'97Codec，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MAYA5．1USB，它们的核心也是一块AC'97Codec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样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以及不足之处，还是有一些和板载软声卡不同的特点。
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。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，如创新的SoundBlasterExtigy主控制芯片等。
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。
虽然同属于独立声卡，USB接口的声卡产品与内置PCI声卡还是有诸多的不同，除了在工作原理上已经在前文中介绍以外，在其它方面USB声卡也有着自身的优点。大多数USB声卡产品身形都很小巧，所以更加易于携带，由于采用即插即用的USB接口所以声卡在插拔上十分方便，安装使用都会比较快捷。另外，采用USB连接所以将不会受到内部的电磁干扰，从而获得更好的音质效果。现在USB传输规范已经全面普及，大家完全有理由相信，这种外置型的USB声卡将会有较为广泛的市场潜力。
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。但是，USB声卡也有其不可忽略的不足之处，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USB2．0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。