Сегодня в выпуске:
1) Обзор кодеков звуковых карт (Дмитрий Михайлов).

Представляем вашему вниманию еще одну статью Дмитрия Михайлова. В ней вы прочтете о популярных кодеках, применяемых в звуковых картах потребительского уровня. На его сайте по адресу http://www.mtu-net.ru/pinetar/dm/ вы найдете много интересной мнформации, и не только о звуке и музыке.

Звуковые карты.

Есть категория людей, которые хотят от звуковой карты только одного - качественного звука. Их не интересует возможность MIDI - синтеза, 3д эффекты в играх, многоканальность, и т.д. Зато их интересует уровень шумов, искажения, да и вообще весь спектр параметров, определяющий, как, собственно, "звучит" карта. Вот об этом тут и пойдет речь.
   Оригинальность этой статьи в том, что она отсортирована не по звуковым картам, а по их аналоговой части, цифрово-аналоговым (ЦАП) и аналого-цифровым (АЦП) преобразователям, микшерам, усилителям, и т.д. Описаны наиболее часто встречающиеся в современных звуковых платах компоненты.

   Здесь рассматриваются платы стоимостью от самых дешевых и до примерно $100 - т.е. карты потребительского, а не профессионального уровня. Карты, нацеленные прежде всего на красивую обложку, а уж потом - на звук.

 (дополнительные материалы появятся в ближайшее время)

   Сначала немного о терминах:

ЦАП (DAC) - устройство, преобразующее цифровой сигнал в аналоговый. От него и почти только от него зависит, как звучит карта.

АЦП (ADC) - наоборот, аналоговый сигнал в цифровой. Отвечает за функцию записи.

Кодек (codec) - комбинация ЦАП/АЦП в одном корпусе, плюс еще обычно микшер - схема, отвечающая за смешивание различных аналоговых сигналов с регулируемыми уровнями.

   Дешевые карты обычно используют один кодек в качестве аналоговой части. Кодеки производятся несколькими известными фирмами, и таким образом имеется возможность среди всего многообразия звуковых карт выделить группы с совершенно одинаковым звуком (сигнал с кодека практически всегда идет напрямую на линейный выход карты).

   Некоторые кодеки (обычно это все старые кодеки) сконструированы так, что могут работать в отдельности от цифрового интерфейса самой платы, соответственно появляется такое странное понятие, как работающая звуковая плата с драйвером кодека, а не самой платы. Но об этом ниже...

   Это воистину легендарный, для знающих людей, кодек. Находится в большинстве дешевых, но качественных ISA карт: на нем построено большинство плат Opti, Aztech серий 24xx и 16xx, очень много безымянных плат (так называемые "ISA - Crystal"), и даже такие платы как Turtle Beach Tropez / Tropez+. Кодек можно легко найти на плате - это довольно большой (~1.5 см) квадратный чип.
Тем не менее его нет и не бывает в ISA картах ESS, OPL3-SAx (Yamaha), Creative.

   Очень продвинутый по цифровым возможностям кодек. Собственно, он сам - это по сути есть простейшая звуковая плата с ISA интерфейсом. Драйвера к нему, вне зависимости от платы, на которой он стоит, можно найти под любую систему. Проинициализированный, он даже аппаратно совместим с Windows Sound System.

• 16 бит, до 48000 Гц, полностью дуплексный (если у карты есть два прерывания и DMA).
• Аппаратная поддержка ADPCM и A/Law в обе стороны.
• Стерео-микрофон (+20 дБ усиление, отключаемое), три линейных входа (один почти всегда используется как CD-in), внутренний loopback (может записывать то, что сам играет).
• Запись одновременно только с одного источника, микширование - произвольное.
• Линейный выход и моно-выход (почти во всех платах не реализован).

   Плюсы:

• Заявлено соотношение сигнал/шум около 85 дБ (для воспроизведения/микширования), на практике почти всегда так и реализуется, как ни странно. Вообще, при правильной разводке платы (если к нему подвести отдельное аналоговое питание) это довольно бесшумный кодек.

   Минусы:

• Нелинейная АЧХ - странный плавный завал низких частот (до 70 Гц) на несколько дБ (для чипов от Crystal).

   Воспроизведение:

   С одной стороны, звук этого кодека нельзя назвать плохим. Малые собственные шумы, ровная АЧХ практически во всей звуковой области (кроме басов), умеренные искажения. Но надо учитывать, что этот кодек - относительно старый и одновременно дешевый. Во времена его конструирования это было грустное сочетание...

   Завал линейного выхода по низким частотам дает очень странную картину басов. Глубокий бас на ней невозможен в принципе - он хоть и показан схематично, но удовольствия от него никакого. Всe: звучит совершенно одинаково, оттенки теряются. Довольно странная картина, так как со слышимым басом в цифровой технике в общем то таких сильных проблем иметь не принято. Это не так мешает слушать на аппаратуре, которая сама имеет или очень ярко выраженный (нереальный), или наоборот слабый бас. На второй вы просто почти ничего не теряете, а с нереальным басом, как например у сабвуферов, просто ничего не разобрать. Они слишком сильно воспроизводят бас в районе 100 Гц, и слишком слабо слышно всe: остальное. Бум - и ладно.
   Вторая слабая черта - интермодуляционные искажения. Ненасыщенные спокойные сигналы воспроизводятся почти без нареканий, но активные фонограммы заметно теряют в выразительности, сливаются в один сплошной фон, звук становится резко неприятным, резко теряет высокочастотные компоненты.

   Сильная сторона этого кодека - продолжение его недостатков. Дань времени (и традиций Crystal) - кодек обладает безусловно мягким звуком. Отсутствие резких глубоких басов и вообще неспособность на резкие перемены выходного уровня делают звук плавным, спокойным. Очень выигрывает от этого, например, сольный голос - он получается особенно реалистичным. Хоть до лампового звука как до луны, тем не менее, этот кодек явно обладает некоторыми чертами лампового звучания [прим. - сам я не поклонник].

   Хорошо можно сказать и о воспроизведении высоких частот. АЧХ там ровная, как я уже говорил, никаких особых акцентов и искажений не наблюдается. Можно конечно и лучше, и гораздо лучше, но в целом - очень достойная картина для своего класса.

   Запись:

   Вполне традиционна для этого класса кодеков. Реальные шумы для записи с линейного входа - 60-70 дБ. Не сказать чтобы много, но и далеко не мало. Это уже вполне слышно. При записи это реально 13-14 битный кодек, младшие биты просто шумят. Очень сильно заметна недостаточная фильтрация - высокочастотные звуки обильно сопровождаются белым шумом. Динамика оставляет желать лучшего, кроме того, съедаются все резкие переходы. В общем, записывать на него что-либо, для чего важно качество, крайне не рекомендуется - слушать потом неприятно даже на нем самом.

   Особенности реализаций:

   Отсутствуют. Кодек представляет из себя законченную универсальную звуковую систему со всеми необходимыми функциями, так что всe:, что остается производителю звуковой карты - прилепить MIDI-синтезатор, соединить его цифровой интерфейс с ISA и вывести аналоговые выводы на заднюю панель. На базе этого кодека не принято заниматься самодеятельностью, линейный выход звуковых карт на нем всегда одинаков - это сигнал непосредственно с кодека.

   Выводы:

   В целом, очень приятный кодек, несмотря на свои недостатки. Да и то, что Turtle Beach засунула его в Tropez, говорит о многом. В то время это был просто лучший вариант, и для дешевых ISA плат он остается таким до сих пор. В настоящий момент его основной конкурент PCI платы на линейке дешевых AC'97 кодеков от Sigmatel (см. далее).

   Вот что значит - подсуетились. В настоящее  время 90% всех PCI плат до $150 имеют на борту кодек от Sigmatel. Основная звуковая цепь построена именно на них в таких известных платах, как: Sound Blaster Live! (некоторые модели), все платы на Vortex1/2 (MX300, S90, Montego1/2, кроме Home Studio), Yamaha 128XG (YMF724) - в общем, он есть практически во всех современных платах. Это довольно маленькая квадратная микросхема с эмблемой SigmaTel (см. рисунок выше), расположена обычно ближе к задней части платы.

   Несмотря на большое обилие моделей, все эти кодеки обладают почти одинаковым ЦАП и микшером, и их стоит рассматривать одной кучей.

• 18 бит, до 48000 Гц, полностью дуплексный
• Моно-микрофон (+20 дБ усиление, отключаемо), четыре линейных входа и два моно-входа, внутренний loopback.
• Запись одновременно только с одного источника, микширование - произвольное.
• Линейный выход и моно-выход (почти никогда не используется).
• В некоторых моделях (например ST9708) есть дополнительный ЦАП и линейный выход для тыловых колонок, никак аналогово не связанный с основной микширующей системой.
• SS3D - система расширения стереобазы. 3 уровня силы обработки, отключаемая.

   Плюсы:

• Ровная АЧХ, низкие шумы даже при неграмотной разводке (типичное реальное значение для воспроизведения -85 дБ).

   Минусы:

• Добрая традиция от Sigmatel - почти во всех чипах (4 из 5) выходные уровни правого и левого канала дико (до 0.5 дБ) не сбалансированы. Бесит, особенно когда слушаешь в наушниках. Почти никогда не корректируется балансом - слишком большой шаг регуляторов громкости.
• Преобразование физически всегда выполняется на частоте 48 кГц. Некоторые кодеки приводят к ней сигнал сами, некоторые - принимают только 48 кГц (ST9708), и тогда качество преобразования зависит от управляющей схемы (обычно это сложные карты, типа SBLive! и MX300). В любом случае, лишний перевод из 44.1 кГц в 48 кГц восторга вызывать не может.
• Вообще, производители заботились о скорее ненужных вещах, чем о звуке. Например, возможность работы как от 3.3в, так и от 5в - никому не нужная в одном чипе роскошь. Или целый комплекс управления питанием - здорово конечно, но настолько неактуально в настольных компьютерах... Создается впечатление, что звуку внимание уделялось в последнюю очередь. В общем то этим страдают все AC'97 кодеки, видимо, это беда самого стандарта.

   Воспроизведение:

   Звук этого кодека сильно зависит от конкретной звуковой платы. Некоторые общие вещи всe: же можно сказать. И для начала - вызывает тревогу огромный оптимизм фирмы - заявлены очень хорошие аналоговые параметры, которые тем не менее вообще нереально реализовать, по крайней мере никому это еще не удавалось.

   АЧХ кодека достаточно линейна, таким образом, тональная окраска звука не вызывает нареканий. Как всегда у дешевых кодеков, звучание заполненных моментов оставляет желать лучшего. У этого кодека очень сильно выражена бубнежка - наличие глубокого баса и полностью смазывающаяся середина вызывает неприятный эффект.
   Отчасти это видимо вызвано очень  слабой нагрузочной способностью кодека. У разработчиков два варианта - либо ставить буфер, либо оставлять как есть - и в любом случае звук ощутимо страдает, ведь о качественном буфере в картах этого класса речь не идет... Звук получается обычно неприятный, грязный. [прим. - может создастся впечатление, что так можно обругать все дешевые кодеки. тем не менее, это не так, см. ниже]. Особо громкие моменты вообще, кажется, вызывают перегрузку внутренних цепей, поэтому не рекомендуется работать с движками микшера в максимальном положении. Кстати говоря, особенности звучания сильно зависят от этих самых положений, так что, экспериментируя, почти всегда можно подобрать удачное сочетание общей громкости, громкости ЦАП и громкости на воспроизводящей аппаратуре. Часто таким способом удается компенсировать и даже свести практически на нет грязноту звука.

   Запись:

   Вполне в духе цены. Реальный динамический диапазон - около 13 бит, шумы - около 60 дБ, причем основная их мощность приходится на частоты выше 10 кГц. Шутка природы - каналы на запись почти всегда согласованы. Жаль, что не на воспроизведение... :)

   Особенности реализаций:

   Creative Sound Blaster Live! (встречается в канале выхода на передние колонки)

• Преобразование  в 48 кГц осуществляет чип EMU10K. Там применяется довольно сильная интерполяция, в итоге используются все 18 бит (если бы еще кодек мог их воспроизвести...). Тем не менее, результат очень хороший. Звучание 44.1 кГц звука не вызывает нареканий. Тот случай, когда процесс безусловно плох, но потери от него настолько незначительны, что их можно не принимать в рассчет.
• Присутствует буфер (усилитель). Слава конструкторам -  хоть не мощная микросхема на два ватта, как обычно принято, а всего лишь 60 мВатт. Тем не менее, из-за этого наблюдается легкий спад АЧХ начиная с 14 кГц, что уже дает глуховатую окраску звука. Вообще характерную для всех плат Creative. Плюс всего этого - можно подключать без усилителя наушники и даже слабые колонки.
• В заднем канале кодеки SigmaTel не используются. Об этом - ниже.

   Карты на Vortex1 и Vortex2 (например Diamond MX300, S90)

• В 48 кГц преобразует Vortex. Опять же довольно качественно и в 18 битах, пока речь идет о частоте около 44.1 кГц. Ниже (например, 22 кГц) резко наступает какая-то ерунда - как будто вся интерполяция просто отключается, или становится резко неправильной. Не очень важно, но неприятно.
• Запись в картах на Vortex2 обладает интересной особенностью - правый канал идет на два отсчета раньше, чем левый. Видимо, это прикол самого Vortex... В итоге получается ощутимое в наушниках смещение стереобазы за счет фазового сдвига. Еще в довесок к несбалансированным по уровню каналам на воспроизведение - это запросто способно довести до припадка бешенства.
• В заднем канале на Vortex2 используется обычно либо второй канал того же кодека, либо второй кодек от SigmaTel, используемый в режиме slave (как например на Montego II)
• В MX-300 умудрились сделать очень нелинейную АЧХ и вообще, несмотря на золотые разъемы, допустили много ошибок в аналоговом дизайне. На мой взгляд, MX-300 обладает самым плохим звуком из всех современных карт.

   Карты с кодеком с переменной частотой дискретизации (например YFM724 (XG128))

• Соответственно, управляющий чип не занимается преобразованием частот. А жаль. Потому что в этом случае вступает в игру собственный преобразователь на чипе SigmaTel, который вообще слабо куда годится. Имеем полный спектр эффектов халявной передискретизации - хрустящий звук, искаженные высокие частоты, высокочастотные шумы. Все эти эффекты слабо заметны - какая-то интерполяция всe: же производится, но этим даже теоретически сложно качественно заниматься на последнем этапе, в потоковом режиме, так что никто особо и не старался.
  Всe: это имеет мало значения, если карта используется со встроенным усилителем или с не самой качественной воспроизводящей аппаратурой - сам собой образовавшийся фильтр высоких частот сглаживает все артефакты.

   Выводы:

   В зависимости от конкретной звуковой платы, может обеспечивать как хороший звук, так и не очень хороший. Наличие этого кодека, однако, гарантирует определенный стандарт звука на довольно хорошем уровне даже в самом плохом случае, и за счет этого карту с кодеком SigmaTel можно покупать, надеясь на достаточно хороший звук.
   Именно для хорошего звука предпочтительнее всего покупать безымянные карты на Vortex2 или карты с кодеком с переменной частотой дискретизации (типа YFM724) - артефакты преобразования не так страшны, как неправильная разводка в  MX-300 или буферный усилитель в переднем канале Live!

   Темная лошадка. AC'97 кодек от Creative, ставится в передний канал основной серии Sound Blaster Live!. Отличается от остальных тем, что никому еще не удавалось достать на него каких-либо характеристик :). В остальном - заурядный AC'97 кодек, полностью соответствующий классу вышеописанных кодеков Sigmatel.

• 18 бит, до 48000 Гц, полностью дуплексный
• Моно-микрофон (+20 дБ усиление, отключаемо), четыре линейных входа и два моно-входа, внутренний loopback.
• Запись одновременно только с одного источника, микширование - произвольное.
• Линейный выход и моно-выход (не используется).ой микширующей системой.
• Система расширения стереобазы. 3 уровня силы обработки, отключаемая.

   Проще (короче) всего описать этот кодек в терминах отличия от вышеописанного Sigmatel, так как это в общем то одно и то же. Некоторые партии Live! комплектуются им, некоторые - кодеком Sigmatel (см. выше), кодеки совершенно идентичны по цифровым параметрам и почти - по аналоговым. Единственное отличие - у Creative звук более глухой, фирменный звук карт Creative. Видимо, это свойство проистекает еще с тех времен, когда фильтры высоких частот после ЦАП были проблемой, и в связи с этим Creative избрала себе стратегию 'лучше перефильтровать, чем недофильтровать'. А потом у них что-то заклинило... В результате перефильтровывают до сих пор. Хотя уже и не нужно.

   Этот не кодек, а просто ЦАП. В данный момент используется в Sound Blaster Live! в линейном выходе на задние колонки, без какой-либо буферизации. Этот ЦАП использует так называемую технологию Bitstream (1-битный ЦАП), в Live! работает в режиме 18 бит, 48 кГц.

   Плюсы:

• 100%-я согласованность каналов.
• Действительно очень низкие собственные шумы и искажения (менее -90 дБ)  - сказывается опыт фирмы и отсутствие микшера.

   Воспроизведение:

   В двух словах этот ЦАП можно охарактеризовать так: отличный звук на любителя. Как и все однобитные кодеки с высокой степенью передискретизации, звук очень чистый, радостный, если можно так выразиться :). Предельно ровная АЧХ.

   Но однобитность же дает о себе знать и с другой стороны - высокие частоты слегка похрустывают. Этот недостаток может запросто компенсироваться аппаратурой, а может и нет. Если компенсируется - замечательно! Это получается действительно качественный звук. Да даже если и нет - к этому можно привыкнуть. В конце концов, это стиль аппаратуры Yamaha. Если бы не одно но...

   Второе слабое место дешевых однобитных кодеков - просто ужасное воспроизведение при динамических перегрузках. И вот это уже никакой аппаратурой не замаскировать... И если для спокойных акустических записей этот кодек очень хорош, то для мощной музыки на грани перегрузок он, к сожалению - сплошная звуковая каша.

   Выводы:

   Может так оказаться, что этот ЦАП (а соответственно и Live!, если использовать его через выход на задние колонки) будет для вас отличным выходом. Он действительно очень красиво воспроизводит звук, пока процесс звукосинтеза не идет вразнос из-за недостаточной передискретизации.
   Это в действительности встречается редко, например, почти никогда не встречается в поп и рок музыке, если вы слушаете еe: - будет отлично. Чаще это можно наблюдать в классической музыке, в записях оркестра.

   В любом случае, даже если этот ЦАП испытывает перегрузки, звук остается вполне в пределах Hi-Fi. Обычно вообще ничего заметного  не происходит, так как остальная аппаратура, если она не достаточно качественная (<$500), сама по себе не способна передавать достоверно динамически перегруженные моменты. Но если использовать его с аппаратурой которая способна достоверно воспроизвести сильные моменты - это будет заметно. И обидно.

Дмитрий Михайлов
dmitry.mih@mtu-net.ru

Если вы бываете в Интернете, то на нашем сайте вы найдете много полезной информации для себя. Он разместился на midi.ru (можно зайти с главной странички midi.ru по ссылке "Уроки музыки" или по адресу http://www.midi.ru/lesmus/

Обновления в разделах уроков музыки.

7.06.00. Изучаем аккорды для гитары (с буквенно-цифровыми обозначениями). Сегодня учимся строить аккорд До-минор.

6.06.00. Добавлены еще 4 Маленьких прелюдии И.С.Баха для пианистов.
- В архиве музыки и на отдельной страничке в разделе Помощь разместились ссылки на музыкальные работы Владимира Завгороднего (работа в Impuls Tracker, формат mp3).
-В разделе Помощь добавлено описание доработки звуковой карты (Как избавиться от цифрового шума) Андрея Ивановского.

5.06.00. Музыка Ю.Цветкова в разделе Архив музыки, новая работа (и новое предложение) на участие в конкурсе Ольги Праздничной. Общие ответы на письма и отзыв в "Гостиной" в разделе "От автора"

4.06.00 - в разделе Архив музыки новые работы в формате midi от mr.Emulator (отлично сделанная музыка к игре Top Gear) и от Reflexq (интересная композиция "Летний пляж").

3.06.00. - Прием "Тремоло" на ударных инструментах, несколько упражнений для чтения нот игры на барабанах - на 2-ом занятии игры на ударных.

2.06.00 - Юрий Цветков прислал свой вариант вступления и темы мелодии BESAME MUCHO на конкурс. В разделе Помощь опубликована статья А.Волкова "О пользе колеса".

Опубликованы новые композиции в формате midi, которые прислали для архива музыки Людмила Розум, Jskevitch-Kraskovskij и Reflexq.

1.06.00. Судя по письмам и по отзывам в "Гостевой", настала необходимость познакомить начинающих с музыкальными компьютерными терминами. И, хотя в Интернете я встречал довольно-таки много аналогичного материала, я решил опубликовать в помощь начинающим статью из книги... в разделе "Помощь"

О всех обновлениях, которые случаются почти каждый день - вы узнаете очень подробно на первой странице сайта - http://www.midi.ru/lesmus/
Вам не придется долго искать то, что вам нужно, надо просто кликнуть на необходимую ссылку в новостях и все.

И не забывйте, если у вас есть музыкальные работы в формате миди, сделанные вами, и вы не против выложить их для общего пользования на сервере midi.ru в разделе Архив музыки нашего сайта, присылайте.

---

Рассылки Subscribe.Ru

Рекомендуем следующие рассылки: LinuxRSP. Новости, обзоры, ПО, статьи - сайт HTML MIME TEXT KOI8-R DOS886 WIN1251 LATIN e-mail:

---

---