Звуковые платы появились довольно давно и прошли с тех пор сложную эволюцию. Современная универсальная аудиоплата представляет собой комбинацию нескольких устройств, каждое из которых имеет ряд важных параметров. Об этом и пойдет речь в настоящей статье.

Запись и воспроизведение

Запись и воспроизведение цифрового звука — это, безусловно, основная задача аудиоплаты. Центральный элемент системы — PCI-контроллер, также отвечающий за обработку аудиопотоков.

Цифровые входы и выходы обслуживает микросхема-трансивер (трансмиттер-ресивер). Качество звучания платы во многом зависит от цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразователей (ЦАП и АЦП). Напомню, что в процессе оцифровки звуковой сигнал представляется в виде отдельных значений уровня сигнала (сэмплов), измеряемых через равные промежутки времени, которые определяются частотой дискретизации. Согласно теореме Найквиста, частота оцифровки аналогового сигнала должна быть как минимум в 2 раза выше верхней частоты звукового спектра. То есть для преобразования в цифровую форму воспринимаемого человеком звукового диапазона — от 20 до 20 000 Гц — нужна частота в 2 раза выше, откуда и появилось число 44,1 кГц.

Следующий важный параметр — разрядность. Например, при 8-битовой оцифровке амплитуда сигнала может принимать 256 различных значений. При обработке музыки чаще применяется 24-битовая оцифровка, в противном случае качество звука может заметно снизиться. Поэтому чем выше разрядность представления аудио, тем лучше.

Для записи необходим также дуплексный режим (Full Duplex), позволяющий одновременно записывать и воспроизводить сигнал.

Входит и выходит

Входы и выходы — неотъемлемая часть аудиотракта. Аналоговые входы и выходы могут быть сбалансированными и несбалансированными. Несбалансированный сигнал передается по одножильному кабелю. Подобный канал слабо защищен от помех и наводок, особенно при большой длине кабеля. Сбалансированный (симметричный) сигнал передается по двужильному кабелю с экраном. Возникающие в пути помехи и наводки взаимоуничтожаются.

Цифровые входы и выходы служат как для передачи звука в цифровом формате, так и для обмена другими видами данных. Наиболее известный формат — S/PDIF. Существует и менее распространенный интерфейс AES/EBU (Audio Engineering Society/European Broadcast Union), который появился раньше и является профессиональным 24-битовым форматом передачи цифрового аудио. Ошибочно считать AES/EBU конкурентом S/PDIF, тем более что S/PDIF — 20-битовый формат (четыре высших бита отведены под служебную информацию). Современные 24-битовые платы фактически используют AES/EBU в несбалансированной конфигурации и с более низкими уровнями напряжения под видом S/PDIF для получения доступа ко всем 24 битам информации.

Основной критерий при выборе звуковой платы — возможности имеющихся у вас цифровых устройств, к которым вы хотели бы ее подключить.

Процессор эффектов

Эта микросхема — предмет особой гордости производителей плат, ориентированных на компьютерные игры. Главные конкуренты в данной области на настоящий момент — компания Creative Labs с процессором Audigy и технологией EAX 2 и Aureal с кристаллом Vortex 2 и технологией A3D 2.

Существует мнение, что многие звуковые платы могут работать как с ЕАХ, так и с A3D, объединяя их достоинства, поскольку обе эти разработки основаны на технологии Microsoft DirectSound. Но на самом деле для реализации возможностей EAX 2 и Aureal необходимы соответствующие аппаратные решения.

Процессоры эффектов на платах, ориентированных на создание музыки, выполняют совершенно другие функции. Ключевые критерии выбора процессора — количество эффектов (в том числе используемых одновременно), гибкость и удобство настроек, скорость работы и, разумеется, качество звучания.

Сейчас создается множество программных аудиоэффектов, от привычных реверберации и хоруса до имитации звука, усиленного микрофоном, и игры на гитаре. Все они обладают чрезвычайно гибкими настройками и потенциально имеют более высокое качество, так как могут работать не только в режиме реального времени, но и при «пересчете» записанного сигнала. Фактически эффекты предоставляют возможность получить виртуальную копию любого нужного устройства.

Синтез

Аудиоплата синтезирует звук двумя основными способами. Первый — FM (Frequency Modulation, частотная модуляция). Качество получаемого таким образом звука далеко от идеала, но для всевозможных «стрелялок» FM-синтез считается приемлемым.

Совершенно другое решение предлагает технология Wave Table — таблично-волнового синтеза. Так как эталонами здесь выступают реальные звуки, качество звучания получается высоким.

MIDI

Все в компьютерном мире стремительно развивается, лишь один стандарт на протяжении уже двадцати лет остается практически неизменным — Musical Instrument Digital Interface, или просто MIDI.

Большая часть музыкальных инструментов и оборудования для звукозаписи обладает узким набором функций и выпускается в очень качественном и дорогом исполнении. Поэтому служить такие устройства могут многие годы, их обновление зачастую становится ударом по бюджету даже для крупной студии. Главное, что MIDI-интерфейс и по сей день справляется с большинством возложенных на него задач.

Как это работает? Появление MIDI связано с развитием клавишных инструментов. Перевод их на цифровое управление открыл широкие перспективы. Возникла возможность легко передавать цифровые данные по кабелям, осуществляя взаимосвязь множества инструментов и записывая их на секвенсер. Чтобы сделать музыкальное оборудование универсальным, производители договорились об использовании единого MIDI-интерфейса. MIDI-команда состоит из набора параметров. Основной из них — номер MIDI-канала (от 1 до 16). Затем следует тип команды. Для команды типа «нота» записываются такие параметры, как высота тона (например, ми второй октавы), время начала звучания, его длительность, скорость нажатия клавиши.

Самый современный стандарт получил название XG (Extended General) и отличается набором из нескольких сот сэмплов, а также новыми средствами управления обработкой звука.

Как подключить? MIDI-коммуникации устанавливаются при помощи стандартных пятиштырьковых разъемов. В конфигурацию многих компьютерных звуковых плат, обладающих MIDI-возможностями, полноценные MIDI-разъемы не включают из-за их большого размера. В этом случае для подсоединения к ПК стандартных MIDI-устройств используют переходник, поставляемый в комплекте со звуковой платой или приобретаемый отдельно.

Многие MIDI-устройства, разработанные преимущественно для использования в составе компьютерной MIDI-студии, подключаются к ПК через USB. Это особенно характерно для MIDI-клавиатур и микшеров.

Драйверы

Универсальные звуковые платы, решающие все задачи аппаратно, не слишком требовательны к программам. С профессиональными аудиоинтерфейсами не все так просто. Иногда плата устанавливается и функционирует без проблем, а иногда приходится повозиться.

К драйверам подобных устройств предъявляются повышенные требования, главное из которых — обеспечение мультиклиентности. Так как виртуальные синтезаторы и сэмплеры — это отдельные программные модули, аудиоплата должна быть представлена в системе в виде нескольких отдельных устройств.

Драйверы VxD предназначены для использования в Windows версий 9x, а WDM — в Windows 2000, Mе и XP.

Обязательное условие продуктивной работы — поддержка платой нескольких стандартов, в частности GSIF, необходимого для работы пакета GigaStudio; ASIO, стандарта фирмы Steinberg, который обеспечивает быстрое управление звуком в популярных программах Cubase, Wavelab; EASI — драйверов Logic Audio.

Кроме того, драйверы должны иметь удобный интерфейс управления аппаратными и виртуальными ресурсами платы.

Массовый Hi-End

В последние годы своеобразным зеркалом развития компьютерных технологий стало качество изображения графики. В том же направлении развиваются и звуковые системы для ПК: формат 24 бита/96 кГц, долгое время считавшийся основной отличительной чертой профессиональной аппаратуры для аудиозаписи, теперь взят на вооружение и активно рекламируется производителями популярных мультимедийных звуковых плат.

Подводные камни. Перед тем как приступить к описанию высококачественных звуковых форматов, хотелось бы обозначить несколько проблем, связанных с их применением. Объем таких аудиофайлов весьма велик. Кроме того, эти форматы предъявляют повышенные требования к аппаратной части платы. Высокому качеству должна соответствовать вся звуковая цепочка: операционные усилители, входные и выходные разъемы, коммутационные кабели для внешних блоков. В то же время подобное положение дел заставляет остерегаться недорогих плат, привлекающих покупателей поддержкой новых форматов. Даже если они действительно воспроизводят и записывают высококачественный звук, то до ушей слушателя в своем первозданном виде он вряд ли дойдет. Аудиосигнал с параметрами 24 бита/96 кГц или 24 бита/192 кГц можно легко получить и с помощью старых дешевых кодеков путем даунсэмплинга — математического пересчета цифровых данных в низшие форматы.

Для современных аудиопроцессоров переход на повышенную разрядность не составляет проблемы: внутренняя обработка звука в большинстве из них уже давно является 24- или 32-битовой. Основные достоинства плат нового поколения — близкое к профессиональному качество аудио и универсальность. Это позволяет, купив только одно устройство, полноценно заниматься творчеством, играть в игры с объемным звуковым сопровождением, смотреть видео и прослушивать музыку в новейших форматах, таких как DVD-Audio и SACD.

Творческая физика. Для профессиональных устройств звукозаписи формат 24 бита/96 кГц давно стал стандартом. Но так ли он необходим музыканту-любителю?

Напомним, что звук — это волновые колебания. В то время как высота тона задается волнами сравнительно большой длины и амплитуды, например синусоидой, тембр звука определяется небольшими отклонениями от этой синусоиды. Если представить, сколько уникальных волн различных музыкальных инструментов должны слиться воедино во время игры оркестра, можно понять, как важно точно передать форму каждой из них.

Почему же мы с комфортом слушаем музыку на компакт-дисках с разрядностью 16 бит? Дело в том, что на CD представлен уже обработанный материал. Чтобы добиться такого результата, музыканты и звукоинженеры работали в студии на гораздо более точном цифровом оборудовании или аналоговых устройствах. Допустим, мы записываем сигнал на 16-битовой аудиоплате. Тогда весь диапазон возможных значений громкости уже не используется, с помощью специального эффекта динамический диапазон сигнала искусственно сужается. При этом звучание инструмента можно приукрасить эффектами реверберации, задержки и проч., а заметные на слух помехи вырезать. В результате всех преобразований финальная партия инструмента будет обладать в лучшем случае 8-битовым качеством. Скорее всего партии отдельных инструментов сольются в «кашу» и разобрать их будет невозможно.

Не менее значимый параметр — частота дискретизации, определяющая, насколько часто измеряется текущая громкость сигнала (создается сэмпл). Особое значение частота дискретизации приобретает при записи необработанного сигнала.

Следует подчеркнуть важность высококачественных звуковых форматов для любителей классической музыки, делающих доступным звучание инструментов в первоначальном виде, без электронной окраски. Классическая музыка предъявляет особые требования ко всей цепочке звуковой аппаратуры, от носителей до акустических систем. Аппаратура должна позволять тихим нотам звучать так же качественно, как и громким.

Высокие требования к звуковой составляющей системы предъявляет и кино. Обеспечить реализм аудиоряда в фильме часто бывает труднее, чем добиться оригинального звучания музыки.

Убедившись в необходимости перехода к звуковым форматам повышенного качества, можно поговорить о том, как получить подобную звуковую картину на домашнем компьютере.

Что купить?

Сегодня практически любая аудиоплата воспроизводит объемный звук в играх и многоканальное аудио в DVD-фильмах. Технология DirectSound может расширяться фирменными решениями Creative EAX и Aureal A3D (и ту и другую поддерживают все производители игр). Поэтому на многих современных платах появился выход S/PDIF, необходимый для передачи многоканальных цифровых сигналов на внешние устройства.

Все это означает, что производительность звукового процессора должна быть велика. В качестве конкретного примера хочется упомянуть процессор EMU10K1, основу знаменитых плат семейства Sound Blaster Live, и EMU10K2, на котором базируются уже не менее известные Sound Blaster Audigy. Ближайший конкурент кристаллов Creative — Aureal Vortex2 (8830). Звуковые платы на базе этого процессора, например Diamond Monster Sound MX300, хорошо известны любителям игр. Что касается качества звучания, то для всех плат данного обзора его можно назвать замечательным.

Звуковая плата Creative Sound Blaster Extigy с пультом ДУ

Creative. Начнем с законодателя звуковой моды — компании Creative. Не успела публика опомниться от шока, вызванного появлением Creative Audigy, как была выпущена внешняя плата Creative Extigy (XTG). Технология EAX Advanced HD, реализованная в этой модели, добавляет массу эффектов для обеспечения реалистичного объемного звука в играх и при прослушивании музыки: эквалайзер, эффект большого холла, нормализатор, выравнивающий громкость записей в подборке, и многие другие. Имеются входы и выходы S/PDIF (24 бита/96 кГц), а куда же без них в эпоху тотального засилья DVD-ROM? Фактически Extigy распространяет достижения Audigy на тех пользователей, которым по каким-либо причинам недоступна внутренняя плата. Кстати, благодаря этой плате портативные компьютеры впервые получили такой богатый набор возможностей для работы с качественным звуком. Кроме того, Extigy прекрасно подойдет как мобильное решение: ее можно носить из дома на работу и обратно (вместо того чтобы тратить деньги на покупку второго подобного устройства), брать в командировку и т. д.

Отдельного разговора заслуживает звуковая плата Creative Sound Blaster Audigy 2. От Audigy эту модель отличают четыре основные особенности (помимо нескольких не столь существенных):

  • воспроизведение звука в формате 24 бита/192 кГц и его запись с параметрами 24 бита/96 кГц;
  • поддержка DVD-Audio, в том числе и Advanced Resolution DVD-Audio;
  • поддержка 6.1-канального звука Dolby Digital EX на дисках DVD-Video (два фронтальных канала, два тыловых, центральный, низкочастотный и центральный тыловой - для улучшения звуковой картины и воспроизведения аудиоэффектов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости);
  • поддержка 64 звуковых потоков и таких описываемых в стандарте ЕАХ Advanced HD эффектов, как Environment Morphing, Environment Panning, Environment Reflections и Environment Filtering.

Кроме того, в этой аудиоплате Creative реализовала ряд программных возможностей, объединенных под общим названием Creative MediaSource:

  • поддержка Windows Media Audio 9 Pro;
  • CMSS 3D-технология, с помощью которой обычный стереосигнал раскладывается на семь каналов;
  • SVM (Smart Volume Management) - автоматическая регулировка уровня громкости в МР3-файлах;
  • Audio Clean-Up - система шумоподавления;
  • поддержка и запись потоков интернет-радио.
Звуковая плата Creative Sound Blaster Audigy 2

Специально к выходу Audigy 2 компания Creative приурочила выпуск акустической системы Inspire 6.1 6700, которая, как явствует из названия, воспроизводит семиканальный звук.

Итак, переведем дух и подумаем, зачем все это нужно. Совместимость с DVD-Audio — первое, на что Creative советует обратить внимание при выборе новой звуковой платы. Поддержка Dolby Digital EX наверняка порадует всех, ведь чтобы насладиться преимуществами этого формата, можно обойтись без высококлассной аппаратуры, вполне достаточно комплекта Inspire 6700. Работа с 64 аудиопотоками и ЕАХ Advanced HD весьма актуальна: на сайте Creative перечислено около полусотни игр, использующих технологию ЕАХ Advanced HD. А вот запись с параметрами 24 бита/96 кГц если для музыкантов и имеет значение, то для обычных пользователей вряд ли.

Однако главное заключается в том, что Creative разработала плату, которая не устареет через несколько месяцев после выхода. Audigy 2 претендует на положение ориентира в мире компьютерных звуковых решений. Возможность записи в режиме 24 бита/96 кГц и поддержка профессиональных интерфейсов вкупе с процессором эффектов, работающим в реальном времени, открывают широкий простор для творчества. Наконец, не менее важное достижение Creative — относительно невысокая цена базового комплекта Audigy 2 — 115 долл.

Акустическая система Creative Inspire 6.1 6700

Guillemot. Компания Guillemot, известная очень неплохими профессиональными и полупрофессиональными звуковыми платами, решила завоевать и рынок домашних ПК. Ее продукты поддерживают и ЕАХ 20, и A3D 1.0.

Устройство Game Theater XP (120 долл.) состоит из собственно PCI-платы и внешнего модуля, который соединяется с ней кабелем (обратите внимание на два разъема — Line In и DB44), располагается на системном блоке компьютера и имеет коаксиальные и оптические входы и выходы. К внешнему блоку можно подключить шесть колонок. Качество исполнения Game Theater XP вполне достойно уважения.

Стоит отметить еще одну плату этой фирмы — Maxi Sound Fortissimo XL. Заявлена полная совместимость с GM, GS, Yamaha XG и звуковыми банками формата DLS 1.0. Производитель ориентирует эту модель в основном на любителей игр. Но, думаю, благодаря оптическому цифровому входу она заинтересует и тех, кто работает с музыкой.

Звуковая плата Mushroom Technology Siren Audio I

Mushroom Technology. Самое примечательное, что при всей мощи Creative (порой можно услышать мнение, будто кроме Audigy вообще нет достойных плат) находятся фирмы, способные превзойти этого маститого производителя.

В отличие от плат Creative и Aureal, для которых, чтобы получить шестиканальный звук, надо покупать специальный усилитель и акустические системы, в изделии Siren Audio I предусмотрено шесть каналов на выход. Базируется оно на звуковом процессоре FM801-AU производства Fortemedia. Устройство Siren Audio I использует PCI-шину и представляет собой две платы — основную и дочернюю, которая, как и в случае с Sound Blaster Live, подключается через специальные шлейфы и несет на себе добавочные входы и выходы. Дочерняя плата подсоединяется к основной с помощью игрового порта и дополнительного четырехпроводного шнура.

В Siren Audio I на среднем уровне громкости фоновый шум полностью отсутствует. К тому же плата укомплектована большим количеством ПО, в том числе и программой WinDVD для воспроизведения DVD-дисков.

Звуковая плата Philips PSC706 Acoustic Edge

Philips. Кто точно раньше не был замечен в производстве звуковых плат, так это корпорация Philips. Но и она выпустила серию устройств на собственном (!) звуковом процессоре ThunderBird Avenger. Очевидно, у компании большие планы.

В звуковых платах серии Philips Edge реализованы следующие ключевые функции:

  • ускорение и микширование до 256 аудиопотоков DirectSound;
  • ускорение до 96 потоков трехмерного аудио с позиционной реверберацией и учетом отражения звука от препятствий;
  • запись и воспроизведение аудиосигнала в режиме полного дуплекса с частотой дискретизации до 48 кГц;
  • 576-голосный Wave-Table-синтезатор (64 аппаратных и 512 программных голосов);
  • совместимость с DirectSound, DirectSound 3D, EAX 1.0, EAX 2.0, I3D Level 2 и A3D 1.0.

Дизайном и размерами плата PSC706 Acoustic Edge весьма напоминает старую добрую Sound Blaster Live! Имеются стандартные разъемы AUX-In, CD-In, THD-In, цифровой вход для прямого сигнала с привода для компакт-дисков. Увы, в Philips не сочли нужным добавить в комплект поставки программный проигрыватель DVD, наличие которого было бы логичным.

Теперь о Philips PSC805 Aurilium — так называется ответ Philips компании Creative. Действительно, не все же ей в одиночестве почивать на лаврах производителя внешних аудиоплат? Оснащенная 24-битовым процессором, декодером Dolby Digital с поддержкой шестиканальных акустических систем PSC805 соединяется с ПК посредством интерфейса USB 2.0. Одним словом, изделие Philips — достойная альтернатива полчищам безродных многоканальных плат на базе процессоров ForteMedia (неспособных корректно работать в Windows 2000) и интересный конкурент младшим представителям устройств Creative.

С автором можно связаться по e-mail: apro3@yandex.ru.

1489