Выбираем мультимедийную звуковую карту

Автор: Олег Нечай
Опубликовано 23 июня 2005 года

Сегодня невозможно представить персональный компьютер, не умеющий воспроизводить звук, однако всего пятнадцать лет назад единственным "голосом" машины был скромный системный динамик-"пищалка". Первые компьютерные звуковые карты появились в конце восьмидесятых годов прошлого века. Среди разработчиков этих устройств были как фирмы, специализирующихся на электронных музыкальных инструментах (например, Roland и Yamaha), так и компании, занимающиеся выпуском компьютерных комплектующих, среди которых была и сингапурская Creative Labs. Именно этой компании удалось в корне перевернуть представление о звуке на персональном компьютере, а начало "мультимедийной революции" было положено в 1988 году, когда на рынке появилась стереофоническая звуковая карта Game Blaster, рассчитанная на "озвучивание" компьютерных игр. Однако эта карта была даже по тем временем слишком дорогой и звучала не слишком хорошо. Гораздо большим спросом пользовалась карта канадской фирмы Ad Lib, в которой использовался FM-синтезатор Yamaha YM3812, применявшийся до этого в детских музыкальных игрушках. Дело кончилось тем, что Creative купила лицензию на этот чип, который и стал основой легендарного Sound Blaster, название которого стало синонимом компьютерной звуковой карты.

Кратко опишем, что представляет собой цифровой звук, с которым работает персональный компьютер. Как известно, звук - это механические колебания определенной частоты, передающиеся через воздух и некоторые другие среды и тела. Для того чтобы звук был услышан человеком, эти колебания должны иметь определенную частоту, а именно от 16 до 20000 Гц. Громкость звука определяется амплитудой звуковых колебаний: чем больше амплитуда, тем выше громкость или динамический диапазон, измеряемый в децибелах (дБ). Болевой диапазон для человека - порядка 120-140 дБ, а звук с диапазоном не более 20 дБ почти не слышен. Оцифровка аналогового звука имеет дело с частотой колебаний и их амплитудой; на выходе аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) мы получаем двоичный код, описывающий динамический диапазон и частоту колебаний в конкретный момент времени.

Согласно теореме Котельникова, для точной передачи звука частота оцифровки или дискретизации должна не менее чем вдвое превышать высшую частоту аналогового сигнала. За динамический диапазон отвечает разрядность: восьмибитная запись "порадует" нас всего 48 дБ, зато 16-битная - уже 96 дБ, чего более чем достаточно для записи электронной и рок-музыки, и вполне хватает для весьма качественной оцифровки симфонических произведений. Именно поэтому в свое время в качестве стандарта записи на компакт-дисках были выбраны частота дискретизации 44100 Гц, с запасом обеспечивающая воспроизведение частот до 20000 Гц, и разрядность 16 бит. Эти же значения являются минимально допустимыми для современных компьютерных звуковых карт. Соответственно, чем выше частота дискретизации и разрядность, тем, теоретически, выше качество звуковой карты. В реальности все зависит от качества аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, а также от разводки аналоговых цепей.

Наряду с оцифровкой аналогового сигнала и воспроизведением цифровых звукозаписей звуковые карты осуществляют еще одну важную функцию, а именно синтез звука. Первоначально синтез звука осуществлялся исключительно FM-генераторами (FM - frequency modulation - частотная модуляция). Качество звучания таких карт невысоко, поэтому их полностью вытеснили модели на основе таблично-волнового синтеза (WT-синтеза), воспроизводящие заранее записанные образцы ("сэмплы") звучания тех или иных инструментов. Ранее из-за низкой пропускной способности шины ISA производители устанавливали микросхемы памяти с наборами ("банками") сэмплов непосредственно на карты, однако после перехода на более быструю шину PCI появилась возможность хранить эти наборы звуков в системной памяти компьютера. В результате удалось увеличить размеры сэмплов, их количество и качество, что существенно повысило качество звучания.

Более-менее схожее воспроизведение одинаковых музыкальных фрагментов на разных картах при помощи WT-синтеза обеспечивает стандарт General MIDI. По 16 MIDI-каналам передается управляющая информация (или MIDI-сообщения), в число которой входят команды воспроизвести ту или иную ноту с той или иной громкостью тем или иным инструментом. Позднее появились расширения этого стандарта - GS MIDI (разработчик - Roland) и XG MIDI (разработчик - Yamaha), обратно совместимые с General MIDI. Реализация стандарта MIDI в звуковых картах как раз и позволила превратить персональный компьютер в домашнюю студию звукозаписи. В мультимедийных звуковых картах, как правило, отсутствуют стандартные пятиштырьковые MIDI-разъемы типа DIN, и для подключения, скажем, клавиатуры, используются переходники MIDI-игровой порт.

Обязательным компонентом современной звуковой карты является DSP - цифровой сигнальный процессор или "процессор эффектов". Формальное предназначение этой микросхемы - управление обменом данных между компонентами карты, а также обеспечение подключения к шине PCI. На деле же DSP является "сердцем" звукового адаптера и отвечает также за всевозможные звуковые эффекты в компьютерных играх и в записываемой и воспроизводимой музыке. Самой распространенной технологией эффектов, используемой в DSP, является EAX, применяемая в процессорах семейства Audigy. Если в первых микросхемах Audigy поддерживалась EAX версии 2, то в картах Audigy 2 ZS заявлена совместимость с EAX4.

Следует сказать несколько слов о так называемом "встроенном звуке", поскольку почти любая современная материнская плата имеет интегрированный звуковой кодек. Этот кодек представляет собой впаянную в печатную плату микросхему, соответствующую стандарту AC'97, разработанному Intel. Минимальный набор требований к кодеку AC'97 - наличие 16-разрядных ЦАП и АЦП, аналогового микшера, четырех линейных стереовходов, одного или двух микрофонных входов с предусилителем, линейного стереовыхода, выхода на наушники и на 4- или 6-канальные акустические системы.

В 2004 году Intel обнародовала новую спецификацию High Definition Audio (HD Audio), которая призвана стать преемником морально устаревшей AC‘97. Главные отличия - в поддержке звука 32 бит/ 192 кГц и звуковых форматов высокого разрешения (например, DVD-Audio), многоканального звука 5.1 и 7.1, форматов Dolby Digital Surround EX, DTS ES, нескольких звуковых устройств (т.н. "мультирум") и до 16-ти микрофонов.

Cамые распространенные аудиокодеки - это являются микросхемы производства Analog Devices и Realtek; особо стоит отметить такие качественные решения, как nVidia nForce APU или VIA Vinil Audio. Как правило, по качеству звучания интегрированные кодеки заметно уступают дискретным решениям, однако за последнее время общий уровень встроенного звука заметно вырос, и такие кодеки могут служить вполне адекватной заменой недорогих звуковых карт.

На следующей странице можно ознакомиться с некоторыми мультимедийными картами различных ценовых категорий.

Рынок звуковых карт>>

Обсудить статью в форуме (0)

Версия для печати | Послать другу | Написать в редакцию

Автор: Олег Нечай. Другие статьи автора

Сегодня в номере

	Одноразовые веб-изделия Одноразовыми бывают не только пластиковые тарелки, вилки и зажигалки, но и онлайновые сервисы.
	Прощай, VIA, прощай! Материнских плат на чипсетах VIA больше не будет. Что это значит для индустрии?
	Windows Mobile по-питерски В Петербурге живут не только правильные переводчики, но и талантливые программисты.
	Сколько ЖЖ можно? Скоро стукнет год, как Livejournal перешел под крыло фирмы <суп>. Как "наши люди" управляются с популярным сервисом?
	Пять мифов об играх для приставок Геймеры, которым надоело постоянно апгрейдить компьютер, часто задумываются о покупке приставки. Но решит ли это все проблемы?