Компьютерный звук. Карты для качественного воспроизведения музыки
Введение
В предыдущих выпусках мы с вами рассмотрели игровые карты производства фирмы CREATIVE LABS. Я намеренно еще раз заостряю ваше внимание на игровой направленности этих карт. Этим звуковым картам нет равных в воспроизведении сложных трехмерных эффектов в играх. Они способны очень качественно выводить 5.1 звук в DVD-фильмах. Воспользовавшись режимами CMSS, вы даже сможете создать объемное 5.1 звучание там, где его изначально и не было — например, в обычном стерео-DIVX-фильме. Карты производства CREATIVE отлично преуспели во всех задачах, связанных с необходимостью взять какой-либо источник звука и превратить его звучание из изначального состояния в какое-либо другое, отличное от того, что было раньше. Но вот парадокс! Если же, напротив, вашей задачей ставится вывести без какой-либо дополнительной обработки качественно записанную музыку, то тут карты от CREATIVE неожиданно сдают свои лидирующие позиции. Прежде чем перейти к обсуждению причин этого прискорбного обстоятельства и способам его решения, давайте разберемся, как вообще устроена звуковая карта. Знание того, какие шестеренки зачем именно в ней нужны, поможет вам лучше понять обсуждаемые вопросы.
Внутреннее устройство звуковой карты
Любая современная звуковая карта состоит из нескольких обязательных функциональных блоков. Выяснив технические характеристики каждого из них, можно примерно оценить характер звучания и функциональные возможности всего устройства в целом. Вместо того чтобы давать технические характеристики всей карты в целом, я вам сегодня расскажу о том, как именно реализована изнутри та или иная карта. Вы узнаете, чем именно примечательны или, напротив, плохи установленные на них микросхемы. Какие возможности чипа были использованы разработчиками карты, а какие в наше время проигнорированы, но, возможно, еще будут задействованы в новых версиях драйверов. На мой взгляд, такой подход намного более нагляден и информативен, чем сухая табличка технических характеристик. Ну и, само собой разумеется, я опишу предоставляемые каждой картой возможности и недочеты в реализации как самого "железа", так и текущих версий его драйверов. Блок-схему внутреннего устройства абстрактной звуковой карты вы можете посмотреть на прилагаемом рисунке.
Любая карта состоит из двух независимых трактов: тракта записи и тракта воспроизведения.
Тракт записи:
Аналогоцифровой преобразователь (АЦП) работает только во время записи и отвечает за превращение звукового сигнала от микрофона или линейного входа карты в цифровую последовательность байт. Эта последовательность байт поступает в звуковой процессор карты (DSP), который формирует из него окончательный звуковой поток. Этот звуковой поток передается программе, с помощью которой вы записываете сигнал. Программа формирует из него звуковой файл и "укладывает" результат на жесткий диск вашего компьютера. Таким образом, блоки АЦП и DSP и определяют качество записи той или иной карты. Если вас в вашей будущей звуковой карте интересует в первую очередь запись, внимательно изучите возможности, предоставляемые этими устройствами.
Тракт воспроизведения
Звуковой файл, взятый программой-проигрывателем с диска, в виде звукового потока поступает в DSP. Сформировав из содержимого этого потока последовательность байт, DSP передает ее микросхеме цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Микросхема ЦАП совершает работу, обратную той, что делает АЦП, а именно превращает последовательность байт обратно в аналоговый звуковой сигнал. Сигнал с ЦАПа поступает на специальный предусилитель-фильтр. В задачи этого блока входит удаление из полезного сигнала высокочастотных шумов. Шумы вносит в сигнал ЦАП в процессе преобразования сигнала из цифрового в аналоговый вид. Помимо этого, фильтр также согласовывает уровень сигнала таким образом, чтобы его можно было выдать на линейный выход карты. Большинство звуковых карт, помимо линейного выхода, оснащены еще и выходом на наушники. В этом случае на карте присутствует и блок усилителя телефонов, в задачи которого входит сопряжение выходного сигнала с низкоомной нагрузкой динамиков наушников. Разобравшись с общим устройством абстрактной звуковой карты, давайте перейдем к конкретике и рассмотрим, как именно вышеописанные блоки построены в звуковых картах разных производителей.
Почему все так плохо у CREATIVE
Из соображений удешевления конструкции начиная от AUDIGY-1 и заканчивая тремя младшими моделями SOUND BLASTER X-FI Creative Labs устанавливает в аналоговом тракте своих звуковых карт посредственные микросхемы усилителей (стоимостью всего лишь полдоллара за штуку). Все остальные радиодетали в этом тракте тоже примерно соответствуют им как по качеству, так и по стоимости. В схему устанавливаются дешевые электролитические конденсаторы, произведенные китайскими фабриками "третьего звена", сама плата разведена так, чтобы по возможности вместить на нее все детали, а не так, чтобы обеспечить максимальное качество звучания. Близкое знакомство с реализацией аналогового тракта карт серии AUDIGY-2 наводит меня на мысль о том, что производитель пытался "сэкономить копеечку" везде, где это только возможно. Так, полноценная фильтрация высокочастотных шумов выполнена только на фронтальных и тыловых каналах карты. Каналы центра, сабвуфера и заднего центра выполнены по упрощенной схемотехнике, что позволяет дополнительно сэкономить с десяток центов на каждом изделии. Вместе с тем, цифровая часть платы, отвечающая за маркетинговые технические характеристики их изделий, выполнена на довольно дорогих "топовых" цифроаналоговых преобразователях (ЦАП), с которыми, впрочем, опять-таки, рядышком соседствуют вездесущие дешевые электролитические конденсаторы. Благодаря использованным микросхемам АЦП отдел маркетинга CREATIVE радует нас заоблачными цифрами технических характеристик, которые в глазах неискушенного покупателя характеризуют их карты как довольно- таки высококачественный продукт. Давайте глянем в технические характеристики микросхемы CS4382 используемых в подавляющем большинстве современных карт CREATIVE LABS. Микросхема имеет 8 независимых аналоговых выходов, способна работать с сигналами 16 и 24 бит и частотами дискретизации вплоть до 192 КГц.
• Динамический диапазон (24-битный сигнал): 108-114 дБ.
• Динамический диапазон (16-битный сигнал): 94 дБ.
• THD-N (коэффициент гармоник+шум) при 24-битном звуковом потоке:
. при уровне сигнала 0 дБ: -100 дБ;
. при уменьшении уровня сигнала до -20 дБ: -91 дБ.
• THD-N (коэффициент гармоник+шум) при 16 битном звуковом потоке:
. при уровне сигнала 0 дБ: — 94 дБ;
. при уменьшении уровня сигнала -20 дБ: -74 дБ.
На первый взгляд, все неплохо, особенно если смотреть значения 24 бит/0 дБ, обычно приводимые маркетологами CREATIVE в своих пресс-релизах. Хотя меня лично сразу настораживает большое количество оговорок про разные уровни сигнала и разную битность. Начнем с того, что 0 дБ — это очень громкий уровень. Крайне маловероятно, что вы будете слушать музыку на такой громкости. Далее вспомним о том, что музыкальные компакт-диски кодируются по стандарту с 16-битной разрядностью, и восторг от высоких характеристик данного ЦАП у нас начинает постепенно проходить. Практика подтверждает эти мои теоретические выкладки: несмотря на все свои заявленные высокие технические характеристики, играют микросхемы CS4382 на слух не очень-то хорошо. По всей видимости, именно микросхема ЦАП и отвечает за характерное "креативовское" звучание карт AUDIGY с "песочными" верхними и бубнящими нижними частотами. Многие люди включая меня самого пробовали заменять все радиодетали в аналоговом тракте карты (усилители, конденсаторы) на более качественные — нетронутыми оставалась только обсуждаемая микросхема ЦАП (ее очень сложно перепаять в домашних условиях). Безусловно, качество воспроизведения музыки подопытной карты AUDIGY-2 после проведенной операции значительно возросло. Но, тем не менее, довести его до уровня звучания полупрофессиональных карт мне так и не удалось. На мой личный взгляд, виновата в этом именно микросхема цифроаналогового преобразователя, ведь точно такой же чип DSP EMU20K CREATIVE ставил и в свои полупрофессиональные карты серии EMU, и он играл на этих картах весьма неплохо. Итак, подведем итог. Сначала в игровых картах CREATIVE портит звук некачественная передискретизация в чипе DSP. Затем к процессу искажения звука подключается ЦАП CS4382 со своими персональными "тараканами". То же, что "не добили" совместной работой эти два чипа, окончательно убивает на корню последующий некачественный аналоговый тракт. Все вышеперечисленное вместе взятое привело к тому, что ценители качественного звучания музыки отказываются от игровых карт CREATIVE и обращают свое внимание на карты конкурирующих производителей. О них у нас дальше и пойдет речь. Оставим игры и DVD картам производства CREATIVE, а музыку лучше будем слушать на чем-либо другом.
Аудиоконтроллер (DSP) VIA ENVY24
Карты производства CREATIVE собираются на звуковых процессорах (DSP), произведенных дочерним предприятием фирмы, называющимся EMU. Данные процессоры не продаются отдельно от карт (а жаль!) — CREATIVE придерживает их для себя, поэтому производители альтернативных решений вынуждены искать для своих карт чипы других производителей. Наиболее распространенным звуковым процессором в их картах являются чипы, принадлежащие семейству ENVY24, созданному фирмой VIA. В семействе существует несколько модификаций одного и того же чипа, обладающих различным количеством каналов ввода-вывода, разной разрядностью и разными поддерживаемыми частотами оцифровки. Большое количество модификаций было создано для того, чтобы по возможности занять все доступные сектора рынка. В семействе присутствуют простые стереоконтроллеры, предназначенные для установки на ноутбуки (ENVY24MT), чипы с поддержкой окружающего звука 7.1, предназначенные для создания высококачественных звуковых карт (ENVY24HT и ENVY24GT), а также профессиональные контроллеры (ENVY24), обладающие встроенным аппаратным многоканальным микшером входных сигналов, ориентированные на использование в профессиональных звукозаписывающих картах. Помимо полноценных звуковых контроллеров ENVY24, фирма VIA выпускает и обычные AC'97-кодеки, предназначенные для установки на материнские платы. Не путайте контроллеры и кодеки между собой — это совершенно разные звуковые решения, предназначенные для различных секторов рынка.
У всех контроллеров серии ENVY24 отсутствует аппаратная поддержки API DIRECTSOUND 3D, поэтому звуковые карты, построенные на их основе, непригодны для современных игр, ориентированных на трехмерные звуковые эффекты. Библиотека же игрового API SENSAURA, прикладываемая к большинству построенных на этих чипах звуковых карт, является полностью программным решением. Поэтому библиотека нагружает центральный процессор компьютера примерно так же, как и кодеки AC'97. Да и по своим возможностям и распространенности в играх она существенно отстает от технологий EAX, использующихся в картах CREATIVE LABS. Единственное преимущество в играх карт на чипе ENVY24 перед AC'97 звуком заключается в более качественном звучании: ни трехмерных эффектов, ни скорости в играх они вам особо не добавят. Все модификации чипа ENVY24 содержат в себе встроенный S/PDIF-передатчик, позволяющий передавать цифровой сигнал с чипа на внешние устройства, поддерживающие протоколы PCM, DTS и AC3. Контроллер поддерживает частоты оцифровки от 8 до 192 КГц с разрядностью сигнала 16 и 24 бита, причем без передискретизации. Микросхемы ENVY24 имеют выход и вход MIDI, но не обладают какими-либо продвинутыми механизмами для работы в этом режиме. Чип не умеет подгружать дополнительные банки подобно картам CREATIVE. Пользователям карт доступна лишь возможность использования каких-либо внешних банков MIDI-инструментов, например, производства YAMAHA. Вместе с тем, большинство распространенных программ для создания и сведения музыкальных композиций понимают карты на этих чипах как "родные". Объясняется это тем, что старшая микросхема семейства — чип ENVY24 — широко используется в дорогих профессиональных картах, и поэтому большинство программного обеспечения соглашается работать и на его младших братьях.
Микросхемы ЦАП и АЦП
В разных картах разных производителей используются различные микросхемы ЦАП и АЦП. Поэтому эта глава будет очень короткой, а необходимые комментарии я буду вам давать по мере того, как буду описывать каждую конкретную карту. А, к слову, давайте-ка я и завяжу с набившей вам уже, пожалуй, оскомину теоретической частью и перейду к обзору первой в моем списке альтернативной карты. Встречайте!
ESI (EGOSYS INC.) JULI@
• Чип DSP — ENVY24HT-S
• Чип ЦАП — AKM AK4358
• Чип АЦП — AKM AK5385
• Число каналов — 2.0 (стерео)
• Аналоговый тракт — JRC4580
• Стоимость ~$160
Свой рассказ о картах на чипе ENVY24 я начну с самой дорогой карты в моем текущем обзоре. Выпущена она фирмой EGOSYS INC и называется JULI@ ("Джулиэт" в русском произношении). С точки зрения своей конструкции карта выполнена очень необычно. Дело в том, что она состоит из двух разборных частей. На основной плате — той, что вставляется в слот PCI — расположен чип DSP, цифровые выходы карты вместе с чипами, обеспечивающими их работу, а также пара разъемов, предназначенных для подключения дочерней платы с цифроаналоговыми преобразователями и аналоговыми разъемами. Дочернюю плату можно вставить в основную плату двумя разными сторонами. В первом варианте подключения у вас будут выведены наружу корпуса балансные разъемы, предназначенные для подключения профессионального звукового оборудования. Во втором варианте наружу из компьютера будут торчать стандартные разъемы-"тюльпаны", используемые для подключения бытовой аппаратуры. Благодаря такой универсальной конструкции, если вы хотите подключить к карте профессиональное музыкальное оборудование, вам предоставляется такая возможность. Если же вы покупаете карту для обычного прослушивания музыки, стандартные разъемы готовы принять бытовые кабели вашей усилительной аппаратуры. Рассказ о профессиональном применении данной карты выходит за рамки моей статьи. Я вам расскажу лишь об использовании данной карты в качестве своеобразного компьютерного "магнитофона", предназначенного для записи и воспроизведения звука. Если вам интересно, как с ее помощью создается музыка, спросите кого-либо другого — тут я вам не помощник.
Тракт записи звука
За тракт записи в данной карте отвечает микросхема аналогоцифрового преобразователя AK 5385. Микросхема обладает следующими паспортными характеристиками:
• Поддерживаемые частоты оцифровки: 8-216 КГц.
• Динамический диапазон: 114 дБ.
• Отношение сигнал-шум: 114 дБ.
Особенностью данного чипа является наличие специального сглаживающего цифрового фильтра и полностью дифференциальные аналоговые балансные входы. Балансные входы и выходы по принципу своей работы совершенно не похожи на те бытовые, к которым мы все привыкли. При балансном подключении для передачи одного монофонического канала используется три провода. По одному пущена земля, по второму — звуковой сигнал, а по третьему — тот же самый звуковой сигнал, но перевернутый по фазе. По мере прохождения сигнала по кабелю он ловит на себя подобно антенне шумовые наводки. Причем шум наводится одинаково как на прямой провод, так и на провод с перевернутой фазой сигнала. Когда сигнал добирается до входных балансных каскадов приемного устройства, например, усилителя, данный каскад переворачивает фазу "неправильного" провода в изначальное состояние. Вместе с сигналом переворачивается и фаза "собранных" в проводах наводок — таким образом, на двух разных проводах получается одинаковый по фазе сигнал и разная по фазе наводка. Дальше усилительный каскад складывает между собой сигнал с обоих проводов. В результате операции сложения полезный сигнал увеличивается, а наводка, напротив, уничтожается (плюс на минус дает ноль). Балансный штекер выглядит как большой трехконтактный "джек", используемый в дорогой бытовой аппаратуре для подключения наушников.
Не инвертированный звуковой сигнал (+) подключен к крайнему контакту, инвертированный (-) — к центральному, а земля — к ближнему к самому проводу контакту. Балансные разъемы позволяют подключать к себе бытовые устройства с обычными небалансными входами или выходами. Для того чтобы подключить, например, наушники к балансному выходу карты, вам следует землю наушников подключить к земле карты, а сигнальные провода левого и правого каналов — каждый к одному из сигнальных контактов соответствующего балансного выхода карты. Разумеется, при таком подключении никакого сложения сигнала у нас не будет, но в этом случае оно нам и не нужно. Вы можете подключаться как к прямому выходу, так и к инверсному. Оба они будут работать вполне корректно.
Тракт воспроизведения
За преобразование сигнала из цифровой в аналоговую форму в JULI@ отвечает микросхема AK-4358, обладающая следующими паспортными
характеристиками:
• Поддерживаемые частоты оцифровки: 8-192 КГц.
• Разрядность сигнала: 24 бит.
• Динамический диапазон (DR): 112 дБ.
• Отношение сигнал-шум (SN): 112 дБ.
• Коэффициент гармоник + шум (TDH-N): -94 дБ.
Цифроаналоговый преобразователь AK4358 содержит восемь полностью дифференциальных аналоговых выходов, схемотехника которых не требует использования проходных электролитических конденсаторов. Некачественные конденсаторы очень серьезно портят качество воспроизведения звука большинства популярных карт. Вместе с тем, хорошие конденсаторы стоят очень дорого. Перед производителем встает дилемма: или собрать карту "как положено", получив при этом очень дорогое изделие, которое, скорее всего, никто не будет покупать, или... сделать дешевую карту, уповая на то, что массовый покупатель не обратит на используемые в изделии комплектующие никакого внимания. Цифроаналоговые преобразователи класса AK4358 разрубают этот гордиев узел. Использующим данный чип АЦП звуковым картам электролитические конденсаторы не нужны по определению. Впрочем, следует отметить, что маркетинг и тут иногда побеждает здравый смысл. Несмотря на то, что микросхема не требует использования конденсаторов, тем не менее, производители зачастую все равно их устанавливают на плату. Причем ставят те самые дешевые китайские конденсаторы, которые заведомо вносят искажения в звук. По всей видимости, причиной такого странного их решения является нежелание производителя разрабатывать для каждого устройства с каждым новым АЦП новую печатную плату. Но вернемся к описанию возможностей чипа. В AK4358 встроен цифровой регулятор громкости с 128 градациями регулировки, благодаря которому вы можете вообще не пользоваться встроенным в Windows программным регулятором громкости. Отказ от использования регулировок Windows также увеличивает качество воспроизводимого звукового материала. Микросхема поддерживает режим детектирования отсутствия сигнала. Почувствовав, что уровень сигнала слишком мал, микросхема выставляет на своих выводах специальный логический сигнал. Производитель карты может подключить к этим выводам транзисторные ключи, соединяющие выходы карты с "землей", и в паузах музыки пользователь будет слышать вместо шипения полную тишину. Помимо этого, чип поддерживает режим MUTE (отключения звука). Получив команду на отключение звука, микросхема внутри себя запирает свои выходы — таким образом, звук из карты прекращается. После снятия этого режима карта возвращает звук на выбранную вами ранее громкость. Внимательный читатель наверняка обратил внимание на некоторую странность в конструкции карты. Казалось бы, зачем устанавливать в стереофоническую (двухканальную) карту восьмиканальный цифроаналоговый преобразователь? Дело в том, что "лишние" каналы преобразователя используются картой для аппаратного мониторинга входных каналов. Обычному пользователю карты эта возможность, скорее всего, никогда и не потребуется, а вот музыкантам придется весьма кстати. В следующем за ЦАП аналоговом тракте JULI используются операционные усилители JRC4580 в миниатюрном корпусе. Подобные корпуса авторы "доводок карт до ума" недолюбливают — их довольно трудно паять. А так, сами по себе, эти усилители весьма неплохи и "звучат" на слух вполне прилично. По моему личному опыту замечу лишь, что 4580 обладают небольшой нагрузочной способностью. В том случае, если вы планируете использовать с данными усилителями наушники, обладающие сопротивлением менее 50 Ом, вам следует побеспокоиться о дополнительном усилителе. Официально же карта способна работать и вовсе с нагрузкой не меньше 100 Ом. Выход на небалансные разъемы линейного выхода карты осуществляется через проходные танталовые конденсаторы. Балансный выход карты свободен от конденсаторов, и, если у вас есть такая возможность, лучше подключиться к нему. Попробуйте подключиться поочередно к прямому и "перевернутому" проводу — по поводу того, какой из них у карты "звучит" лучше, в конференциях Интернет до сих пор идут жаркие споры.
Вердикт
ESI(EGOSYS INC.)JULI@ — на мой взгляд, идеальное и сравнительно недорогое решение для профессионального занятия музыкой на компьютере. Если же вам нужна карта только для прослушивания музыки, присмотритесь к другим картам, о которых у нас пойдет речь в следующих главах. JULI@ для такого применения слишком дорога — есть и более доступные по цене решения. Человеку же, собирающему себе компьютер по принципу "без компромиссов", я рекомендую приглядеться к этому решению.
M-AUDIO REVOLUTION 7.1
• DSP: ENVY24HT
• DAC: AKM AK4355 и AKM AK4381
• ADC: AKM AK5380
• Число каналов: 7.1
• Стоимость: ~$96
Модель REVOLUTION 7.1 является патриархом среди звуковых карт, выпущенных на контроллере ENVY24. Первые ее ревизии увидели свет еще в первом квартале 2003 года. Фирма M-AUDIO, создавшая эту карту, широко известна в мире профессионального звука благодаря своим картам, предназначенным для музыкантов и звукорежиссеров. В отличие от всей остальной продукции фирмы, серия карт REVOLUTION изначально нацелена на сектор домашнего прослушивания музыки и озвучки домашних кинотеатров. Согласно своему предназначению карта поддерживает схему динамиков 7.1, а также снабжена программной поддержкой игрового API SENSAURA, от которого, напомню, в современных играх толку немного. Программное обеспечение карты ориентировано на неквалифицированного пользователя и упрощено до предела. Я не буду вам о нем сейчас подробно рассказывать — мы вернемся к этому вопросу позже, когда будем обсуждать карту M-AUDIO REVOLUTION 5.1. Скажу лишь, что никаких сложностей в их освоении у вас наверняка не возникнет.
Складывается впечатление, что программисты фирмы, преуспевшие в создании профессионального программного обеспечения, растерялись, когда им предложили написать программу, рассчитанную на обычного домашнего пользователя. За все годы существования карты выпущена всего одна (!) версия драйверов под нее, датированная осенью 2004 года. Драйвер носит номер версии 1.0, и с тех пор никаких обновлений для них не выпускалось. А вот в разделе программного обеспечения сайта M-AUDIO зато находится... пакет SDK (комплект разработчика ПО), с помощью которого всем желающим предлагается самостоятельно дописать себе необходимые функции. Разумеется, при условии, что эти желающие умеют программировать на языке "С". Впрочем, в разделе бета драйверов можно отыскать датированную серединой прошлого года предварительную версию драйверов под 64-битную версию операционной системы WINDOWS XP. На выпуске этой первой бета-версии пыл программистов M-AUDIO угас, и никакого дальнейшего движения в этом направлении до сих пор не наблюдается. Подобное отношение к поддержке своей продукции программистов M-AUDIO нас как покупателей не может не удручать, так как сама "железка" у них получилась весьма удачной.
Тракт воспроизведения
За преобразование цифрового сигнала в аналоговый на карте REVOLUTION 7.1 отвечают две разные микросхемы. Стереофонический ЦАП AKM AK4381 выводит сигнал на фронтальный канал. Микросхема преобразователя обладает следующими техническими характеристиками:
• Разрядность сигнала: 24-бит.
• Максимальная частота оцифровки: 192 КГц.
• Динамический диапазон: 108 дБ.
• Отношение сигнал-шум: 108 дБ.
• Коэффициент гармоник +шум (THD-N): 94 дБ.
Для формирования звукового сигнала на оставшихся шести каналах объемного звука используется 6-канальный ЦАП AKM4355. Микросхема по сравнению с AK4381 обладает несколько худшими техническими характеристиками. Так, динамический диапазон уменьшен до 106 дБ, а коэффициент гармоник (THD-N), напротив, вырос до -90 дБ. В аналоговом тракте карты используются операционные усилители JRC5532. Что вам сказать… Вполне приличные операционные усилители — не HIGH-END, конечно, но довольно-таки бодрые середнячки, обходящие по некоторым характеристикам микросхемы JRC4580, использующиеся в картах остальных производителей. Сам я их не слушал, поэтому ничего вам про них рассказать не могу. Выход карты на фронтальные колонки усилен параллельным включением двух микросхем JRC5532, благодаря чему данный выход карты должен неплохо работать на низкоомные наушники (32-50 Ом). В схеме карты широко используются "проходные" конденсаторы, которые можно было бы и не ставить, так как использующийся в карте ЦАП в них не нуждается.
Тракт записи
В тракте оцифровки сигнала карты используется аналогоцифровой преобразователь AKM5380, обладающий следующими техническими характеристиками: • Разрядность сигнала: 24-бит.
• Максимальная частота дискретизации: 96 КГц.
• Динамический диапазон: 105 дБ.
• Отношение сигнал-шум:: 105 дБ.
• Коэффициент гармоник +шум (THD-N): 94 дБ.
Как вы можете заметить, пишет REVOLUTION 7.1 хуже, чем играет — очевидно, тут сказалась "бытовая" направленность карты. Вместе с тем, именно для "бытовых" целей (например, оцифровки коллекции магнитофонных кассет) этих характеристик более чем достаточно.
Вердикт
В силу своей сравнительно высокой стоимости и недостаточно функциональных драйверов карта не очень популярна среди компьютерных меломанов, отдающих предпочтение другим картам на чипе ENVY24. Впрочем, если в вашем городе выбор невелик, вы смело можете покупать REVOLUTION 7.1 — в любом случае, звучать она будет значительно лучше мультимедийных карт производства CREATIVE LABS.
Послесловие
Качественные карты на чипах ENVY24 вовсе не ограничиваются картами JULI@ и REVOLUTION 7.1. В следующем выпуске мы вами рассмотрим другие карты фирм M-AUDIO, TERRATEC и AUDIOTRACK. Карты, произведенные этими фирмами, отличает не только высокое качество воспроизведения звука, но и вполне демократичная цена, поэтому они заслуженно пользуются любовью пользователей.
Продолжение следует
Герман Иванов апрель 2006 г.
В предыдущих выпусках мы с вами рассмотрели игровые карты производства фирмы CREATIVE LABS. Я намеренно еще раз заостряю ваше внимание на игровой направленности этих карт. Этим звуковым картам нет равных в воспроизведении сложных трехмерных эффектов в играх. Они способны очень качественно выводить 5.1 звук в DVD-фильмах. Воспользовавшись режимами CMSS, вы даже сможете создать объемное 5.1 звучание там, где его изначально и не было — например, в обычном стерео-DIVX-фильме. Карты производства CREATIVE отлично преуспели во всех задачах, связанных с необходимостью взять какой-либо источник звука и превратить его звучание из изначального состояния в какое-либо другое, отличное от того, что было раньше. Но вот парадокс! Если же, напротив, вашей задачей ставится вывести без какой-либо дополнительной обработки качественно записанную музыку, то тут карты от CREATIVE неожиданно сдают свои лидирующие позиции. Прежде чем перейти к обсуждению причин этого прискорбного обстоятельства и способам его решения, давайте разберемся, как вообще устроена звуковая карта. Знание того, какие шестеренки зачем именно в ней нужны, поможет вам лучше понять обсуждаемые вопросы.
Внутреннее устройство звуковой карты
Любая карта состоит из двух независимых трактов: тракта записи и тракта воспроизведения.
Тракт записи:
Аналогоцифровой преобразователь (АЦП) работает только во время записи и отвечает за превращение звукового сигнала от микрофона или линейного входа карты в цифровую последовательность байт. Эта последовательность байт поступает в звуковой процессор карты (DSP), который формирует из него окончательный звуковой поток. Этот звуковой поток передается программе, с помощью которой вы записываете сигнал. Программа формирует из него звуковой файл и "укладывает" результат на жесткий диск вашего компьютера. Таким образом, блоки АЦП и DSP и определяют качество записи той или иной карты. Если вас в вашей будущей звуковой карте интересует в первую очередь запись, внимательно изучите возможности, предоставляемые этими устройствами.
Тракт воспроизведения
Звуковой файл, взятый программой-проигрывателем с диска, в виде звукового потока поступает в DSP. Сформировав из содержимого этого потока последовательность байт, DSP передает ее микросхеме цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Микросхема ЦАП совершает работу, обратную той, что делает АЦП, а именно превращает последовательность байт обратно в аналоговый звуковой сигнал. Сигнал с ЦАПа поступает на специальный предусилитель-фильтр. В задачи этого блока входит удаление из полезного сигнала высокочастотных шумов. Шумы вносит в сигнал ЦАП в процессе преобразования сигнала из цифрового в аналоговый вид. Помимо этого, фильтр также согласовывает уровень сигнала таким образом, чтобы его можно было выдать на линейный выход карты. Большинство звуковых карт, помимо линейного выхода, оснащены еще и выходом на наушники. В этом случае на карте присутствует и блок усилителя телефонов, в задачи которого входит сопряжение выходного сигнала с низкоомной нагрузкой динамиков наушников. Разобравшись с общим устройством абстрактной звуковой карты, давайте перейдем к конкретике и рассмотрим, как именно вышеописанные блоки построены в звуковых картах разных производителей.
Почему все так плохо у CREATIVE
Из соображений удешевления конструкции начиная от AUDIGY-1 и заканчивая тремя младшими моделями SOUND BLASTER X-FI Creative Labs устанавливает в аналоговом тракте своих звуковых карт посредственные микросхемы усилителей (стоимостью всего лишь полдоллара за штуку). Все остальные радиодетали в этом тракте тоже примерно соответствуют им как по качеству, так и по стоимости. В схему устанавливаются дешевые электролитические конденсаторы, произведенные китайскими фабриками "третьего звена", сама плата разведена так, чтобы по возможности вместить на нее все детали, а не так, чтобы обеспечить максимальное качество звучания. Близкое знакомство с реализацией аналогового тракта карт серии AUDIGY-2 наводит меня на мысль о том, что производитель пытался "сэкономить копеечку" везде, где это только возможно. Так, полноценная фильтрация высокочастотных шумов выполнена только на фронтальных и тыловых каналах карты. Каналы центра, сабвуфера и заднего центра выполнены по упрощенной схемотехнике, что позволяет дополнительно сэкономить с десяток центов на каждом изделии. Вместе с тем, цифровая часть платы, отвечающая за маркетинговые технические характеристики их изделий, выполнена на довольно дорогих "топовых" цифроаналоговых преобразователях (ЦАП), с которыми, впрочем, опять-таки, рядышком соседствуют вездесущие дешевые электролитические конденсаторы. Благодаря использованным микросхемам АЦП отдел маркетинга CREATIVE радует нас заоблачными цифрами технических характеристик, которые в глазах неискушенного покупателя характеризуют их карты как довольно- таки высококачественный продукт. Давайте глянем в технические характеристики микросхемы CS4382 используемых в подавляющем большинстве современных карт CREATIVE LABS. Микросхема имеет 8 независимых аналоговых выходов, способна работать с сигналами 16 и 24 бит и частотами дискретизации вплоть до 192 КГц.
• Динамический диапазон (24-битный сигнал): 108-114 дБ.
• Динамический диапазон (16-битный сигнал): 94 дБ.
• THD-N (коэффициент гармоник+шум) при 24-битном звуковом потоке:
. при уровне сигнала 0 дБ: -100 дБ;
. при уменьшении уровня сигнала до -20 дБ: -91 дБ.
• THD-N (коэффициент гармоник+шум) при 16 битном звуковом потоке:
. при уровне сигнала 0 дБ: — 94 дБ;
. при уменьшении уровня сигнала -20 дБ: -74 дБ.
На первый взгляд, все неплохо, особенно если смотреть значения 24 бит/0 дБ, обычно приводимые маркетологами CREATIVE в своих пресс-релизах. Хотя меня лично сразу настораживает большое количество оговорок про разные уровни сигнала и разную битность. Начнем с того, что 0 дБ — это очень громкий уровень. Крайне маловероятно, что вы будете слушать музыку на такой громкости. Далее вспомним о том, что музыкальные компакт-диски кодируются по стандарту с 16-битной разрядностью, и восторг от высоких характеристик данного ЦАП у нас начинает постепенно проходить. Практика подтверждает эти мои теоретические выкладки: несмотря на все свои заявленные высокие технические характеристики, играют микросхемы CS4382 на слух не очень-то хорошо. По всей видимости, именно микросхема ЦАП и отвечает за характерное "креативовское" звучание карт AUDIGY с "песочными" верхними и бубнящими нижними частотами. Многие люди включая меня самого пробовали заменять все радиодетали в аналоговом тракте карты (усилители, конденсаторы) на более качественные — нетронутыми оставалась только обсуждаемая микросхема ЦАП (ее очень сложно перепаять в домашних условиях). Безусловно, качество воспроизведения музыки подопытной карты AUDIGY-2 после проведенной операции значительно возросло. Но, тем не менее, довести его до уровня звучания полупрофессиональных карт мне так и не удалось. На мой личный взгляд, виновата в этом именно микросхема цифроаналогового преобразователя, ведь точно такой же чип DSP EMU20K CREATIVE ставил и в свои полупрофессиональные карты серии EMU, и он играл на этих картах весьма неплохо. Итак, подведем итог. Сначала в игровых картах CREATIVE портит звук некачественная передискретизация в чипе DSP. Затем к процессу искажения звука подключается ЦАП CS4382 со своими персональными "тараканами". То же, что "не добили" совместной работой эти два чипа, окончательно убивает на корню последующий некачественный аналоговый тракт. Все вышеперечисленное вместе взятое привело к тому, что ценители качественного звучания музыки отказываются от игровых карт CREATIVE и обращают свое внимание на карты конкурирующих производителей. О них у нас дальше и пойдет речь. Оставим игры и DVD картам производства CREATIVE, а музыку лучше будем слушать на чем-либо другом.
Аудиоконтроллер (DSP) VIA ENVY24
У всех контроллеров серии ENVY24 отсутствует аппаратная поддержки API DIRECTSOUND 3D, поэтому звуковые карты, построенные на их основе, непригодны для современных игр, ориентированных на трехмерные звуковые эффекты. Библиотека же игрового API SENSAURA, прикладываемая к большинству построенных на этих чипах звуковых карт, является полностью программным решением. Поэтому библиотека нагружает центральный процессор компьютера примерно так же, как и кодеки AC'97. Да и по своим возможностям и распространенности в играх она существенно отстает от технологий EAX, использующихся в картах CREATIVE LABS. Единственное преимущество в играх карт на чипе ENVY24 перед AC'97 звуком заключается в более качественном звучании: ни трехмерных эффектов, ни скорости в играх они вам особо не добавят. Все модификации чипа ENVY24 содержат в себе встроенный S/PDIF-передатчик, позволяющий передавать цифровой сигнал с чипа на внешние устройства, поддерживающие протоколы PCM, DTS и AC3. Контроллер поддерживает частоты оцифровки от 8 до 192 КГц с разрядностью сигнала 16 и 24 бита, причем без передискретизации. Микросхемы ENVY24 имеют выход и вход MIDI, но не обладают какими-либо продвинутыми механизмами для работы в этом режиме. Чип не умеет подгружать дополнительные банки подобно картам CREATIVE. Пользователям карт доступна лишь возможность использования каких-либо внешних банков MIDI-инструментов, например, производства YAMAHA. Вместе с тем, большинство распространенных программ для создания и сведения музыкальных композиций понимают карты на этих чипах как "родные". Объясняется это тем, что старшая микросхема семейства — чип ENVY24 — широко используется в дорогих профессиональных картах, и поэтому большинство программного обеспечения соглашается работать и на его младших братьях.
Микросхемы ЦАП и АЦП
В разных картах разных производителей используются различные микросхемы ЦАП и АЦП. Поэтому эта глава будет очень короткой, а необходимые комментарии я буду вам давать по мере того, как буду описывать каждую конкретную карту. А, к слову, давайте-ка я и завяжу с набившей вам уже, пожалуй, оскомину теоретической частью и перейду к обзору первой в моем списке альтернативной карты. Встречайте!
ESI (EGOSYS INC.) JULI@
• Чип DSP — ENVY24HT-S
• Чип ЦАП — AKM AK4358
• Чип АЦП — AKM AK5385
• Число каналов — 2.0 (стерео)
• Аналоговый тракт — JRC4580
• Стоимость ~$160
Тракт записи звука
За тракт записи в данной карте отвечает микросхема аналогоцифрового преобразователя AK 5385. Микросхема обладает следующими паспортными характеристиками:
• Поддерживаемые частоты оцифровки: 8-216 КГц.
• Динамический диапазон: 114 дБ.
• Отношение сигнал-шум: 114 дБ.
Особенностью данного чипа является наличие специального сглаживающего цифрового фильтра и полностью дифференциальные аналоговые балансные входы. Балансные входы и выходы по принципу своей работы совершенно не похожи на те бытовые, к которым мы все привыкли. При балансном подключении для передачи одного монофонического канала используется три провода. По одному пущена земля, по второму — звуковой сигнал, а по третьему — тот же самый звуковой сигнал, но перевернутый по фазе. По мере прохождения сигнала по кабелю он ловит на себя подобно антенне шумовые наводки. Причем шум наводится одинаково как на прямой провод, так и на провод с перевернутой фазой сигнала. Когда сигнал добирается до входных балансных каскадов приемного устройства, например, усилителя, данный каскад переворачивает фазу "неправильного" провода в изначальное состояние. Вместе с сигналом переворачивается и фаза "собранных" в проводах наводок — таким образом, на двух разных проводах получается одинаковый по фазе сигнал и разная по фазе наводка. Дальше усилительный каскад складывает между собой сигнал с обоих проводов. В результате операции сложения полезный сигнал увеличивается, а наводка, напротив, уничтожается (плюс на минус дает ноль). Балансный штекер выглядит как большой трехконтактный "джек", используемый в дорогой бытовой аппаратуре для подключения наушников.
Тракт воспроизведения
За преобразование сигнала из цифровой в аналоговую форму в JULI@ отвечает микросхема AK-4358, обладающая следующими паспортными
характеристиками:
• Поддерживаемые частоты оцифровки: 8-192 КГц.
• Разрядность сигнала: 24 бит.
• Динамический диапазон (DR): 112 дБ.
• Отношение сигнал-шум (SN): 112 дБ.
• Коэффициент гармоник + шум (TDH-N): -94 дБ.
Цифроаналоговый преобразователь AK4358 содержит восемь полностью дифференциальных аналоговых выходов, схемотехника которых не требует использования проходных электролитических конденсаторов. Некачественные конденсаторы очень серьезно портят качество воспроизведения звука большинства популярных карт. Вместе с тем, хорошие конденсаторы стоят очень дорого. Перед производителем встает дилемма: или собрать карту "как положено", получив при этом очень дорогое изделие, которое, скорее всего, никто не будет покупать, или... сделать дешевую карту, уповая на то, что массовый покупатель не обратит на используемые в изделии комплектующие никакого внимания. Цифроаналоговые преобразователи класса AK4358 разрубают этот гордиев узел. Использующим данный чип АЦП звуковым картам электролитические конденсаторы не нужны по определению. Впрочем, следует отметить, что маркетинг и тут иногда побеждает здравый смысл. Несмотря на то, что микросхема не требует использования конденсаторов, тем не менее, производители зачастую все равно их устанавливают на плату. Причем ставят те самые дешевые китайские конденсаторы, которые заведомо вносят искажения в звук. По всей видимости, причиной такого странного их решения является нежелание производителя разрабатывать для каждого устройства с каждым новым АЦП новую печатную плату. Но вернемся к описанию возможностей чипа. В AK4358 встроен цифровой регулятор громкости с 128 градациями регулировки, благодаря которому вы можете вообще не пользоваться встроенным в Windows программным регулятором громкости. Отказ от использования регулировок Windows также увеличивает качество воспроизводимого звукового материала. Микросхема поддерживает режим детектирования отсутствия сигнала. Почувствовав, что уровень сигнала слишком мал, микросхема выставляет на своих выводах специальный логический сигнал. Производитель карты может подключить к этим выводам транзисторные ключи, соединяющие выходы карты с "землей", и в паузах музыки пользователь будет слышать вместо шипения полную тишину. Помимо этого, чип поддерживает режим MUTE (отключения звука). Получив команду на отключение звука, микросхема внутри себя запирает свои выходы — таким образом, звук из карты прекращается. После снятия этого режима карта возвращает звук на выбранную вами ранее громкость. Внимательный читатель наверняка обратил внимание на некоторую странность в конструкции карты. Казалось бы, зачем устанавливать в стереофоническую (двухканальную) карту восьмиканальный цифроаналоговый преобразователь? Дело в том, что "лишние" каналы преобразователя используются картой для аппаратного мониторинга входных каналов. Обычному пользователю карты эта возможность, скорее всего, никогда и не потребуется, а вот музыкантам придется весьма кстати. В следующем за ЦАП аналоговом тракте JULI используются операционные усилители JRC4580 в миниатюрном корпусе. Подобные корпуса авторы "доводок карт до ума" недолюбливают — их довольно трудно паять. А так, сами по себе, эти усилители весьма неплохи и "звучат" на слух вполне прилично. По моему личному опыту замечу лишь, что 4580 обладают небольшой нагрузочной способностью. В том случае, если вы планируете использовать с данными усилителями наушники, обладающие сопротивлением менее 50 Ом, вам следует побеспокоиться о дополнительном усилителе. Официально же карта способна работать и вовсе с нагрузкой не меньше 100 Ом. Выход на небалансные разъемы линейного выхода карты осуществляется через проходные танталовые конденсаторы. Балансный выход карты свободен от конденсаторов, и, если у вас есть такая возможность, лучше подключиться к нему. Попробуйте подключиться поочередно к прямому и "перевернутому" проводу — по поводу того, какой из них у карты "звучит" лучше, в конференциях Интернет до сих пор идут жаркие споры.
Вердикт
ESI(EGOSYS INC.)JULI@ — на мой взгляд, идеальное и сравнительно недорогое решение для профессионального занятия музыкой на компьютере. Если же вам нужна карта только для прослушивания музыки, присмотритесь к другим картам, о которых у нас пойдет речь в следующих главах. JULI@ для такого применения слишком дорога — есть и более доступные по цене решения. Человеку же, собирающему себе компьютер по принципу "без компромиссов", я рекомендую приглядеться к этому решению.
M-AUDIO REVOLUTION 7.1
• DSP: ENVY24HT
• DAC: AKM AK4355 и AKM AK4381
• ADC: AKM AK5380
• Число каналов: 7.1
• Стоимость: ~$96
Тракт воспроизведения
За преобразование цифрового сигнала в аналоговый на карте REVOLUTION 7.1 отвечают две разные микросхемы. Стереофонический ЦАП AKM AK4381 выводит сигнал на фронтальный канал. Микросхема преобразователя обладает следующими техническими характеристиками:
• Разрядность сигнала: 24-бит.
• Максимальная частота оцифровки: 192 КГц.
• Динамический диапазон: 108 дБ.
• Отношение сигнал-шум: 108 дБ.
• Коэффициент гармоник +шум (THD-N): 94 дБ.
Для формирования звукового сигнала на оставшихся шести каналах объемного звука используется 6-канальный ЦАП AKM4355. Микросхема по сравнению с AK4381 обладает несколько худшими техническими характеристиками. Так, динамический диапазон уменьшен до 106 дБ, а коэффициент гармоник (THD-N), напротив, вырос до -90 дБ. В аналоговом тракте карты используются операционные усилители JRC5532. Что вам сказать… Вполне приличные операционные усилители — не HIGH-END, конечно, но довольно-таки бодрые середнячки, обходящие по некоторым характеристикам микросхемы JRC4580, использующиеся в картах остальных производителей. Сам я их не слушал, поэтому ничего вам про них рассказать не могу. Выход карты на фронтальные колонки усилен параллельным включением двух микросхем JRC5532, благодаря чему данный выход карты должен неплохо работать на низкоомные наушники (32-50 Ом). В схеме карты широко используются "проходные" конденсаторы, которые можно было бы и не ставить, так как использующийся в карте ЦАП в них не нуждается.
Тракт записи
В тракте оцифровки сигнала карты используется аналогоцифровой преобразователь AKM5380, обладающий следующими техническими характеристиками: • Разрядность сигнала: 24-бит.
• Максимальная частота дискретизации: 96 КГц.
• Динамический диапазон: 105 дБ.
• Отношение сигнал-шум:: 105 дБ.
• Коэффициент гармоник +шум (THD-N): 94 дБ.
Как вы можете заметить, пишет REVOLUTION 7.1 хуже, чем играет — очевидно, тут сказалась "бытовая" направленность карты. Вместе с тем, именно для "бытовых" целей (например, оцифровки коллекции магнитофонных кассет) этих характеристик более чем достаточно.
Вердикт
В силу своей сравнительно высокой стоимости и недостаточно функциональных драйверов карта не очень популярна среди компьютерных меломанов, отдающих предпочтение другим картам на чипе ENVY24. Впрочем, если в вашем городе выбор невелик, вы смело можете покупать REVOLUTION 7.1 — в любом случае, звучать она будет значительно лучше мультимедийных карт производства CREATIVE LABS.
Послесловие
Качественные карты на чипах ENVY24 вовсе не ограничиваются картами JULI@ и REVOLUTION 7.1. В следующем выпуске мы вами рассмотрим другие карты фирм M-AUDIO, TERRATEC и AUDIOTRACK. Карты, произведенные этими фирмами, отличает не только высокое качество воспроизведения звука, но и вполне демократичная цена, поэтому они заслуженно пользуются любовью пользователей.
Продолжение следует
Герман Иванов апрель 2006 г.
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 16 за 2006 год в рубрике железо
