Цифровой звук


P.S.


Дорогие читатели!

Я рад, что моя, безусловно, тенденциозная и небезгрешная, статья вызвала интерес. Я решил, что будет уместным ответить сразу всем читателям по наиболее важным вопросам, не прибегая к персоналиям. За что я сразу же и извиняюсь.

1. Меня ругают за то, что я подхожу к недорогим звуковым картам с аршином, более приемлемым для тестирования дорогих аппаратов класса "High End". Поверте, друзья, я считаю компьютерные игры очень важной и переспективной областью искусства. Более того, с моей точки зрения как раз кинематограф адресован людям, не утруждающим себя самостоятельностью мышления :). Как человек, искренне желающий миру компьтерных игр всяческого процветания, я убежден в необходимости перехода на новый качественный уровень :). В своей статье я попытался доказать, что уже сегодня игроки могут порадовать свой слух звуком, качественно сопоставимым с тем, которым балуют себя владельцы "крутых" домашних кинотеатров. Последние, кстати, имеют все необходимое для этого.

2. Меня ругают за слишком поверхтностное освещение такой важной темы, как взаимодействие аудио и видеокарты с шиной. Справедливый упрек. Обещаю к середине марта написать об этом серьезную (но занудную :)) статью.

3. Приведу маленькую цитату из одного авторского письма: "Мужик, ты прелестно все там расписал, только где доказательства что мой Лайв не оцифрует на 16 бит?".

Существует один, очень надежный, способ проверки возможностей АЦП аудиокарт (минидиск-рекордеров, DAT-магнитофонов). Позволю себе привести цитату из своей собственной сатьи (тест одной звуковой карты), которая, как я надеюсь, скоро будет опубликована на сайте: "Я решил выяснить все обстоятельства как следует, для чего взял тестовый диск, на котором есть запись рояля Steinway, представленная таким образом, что максимальный уровень звучания композиции не превышал -66 дБ. Я использовал свой проигрыватель Harman/Kardon HD 7625, который у меня подключен как транспорт к процессору ТА-Е2000 при помощи коакса Digital Z, для воспроизведения этого трека через Sony, а выход последнего подсоединил через переходник к аналоговым входам сначала одной, а затем и другой, карт. В случае с SQ Digital запись по прежнему звучала как рояль, но более упрощенно, чем пара "H/K + Sony" сама по себе. Не было слышно не только шаркания ног пианиста, но нельзя было и точно сказать - Steinway ли это, или, скажем Petroff. В случае же с 4X Sound запись своим звучанием смахивала на сильно пожеванную магнитную ленту. Отмечу, что даже не все аудиомонашеские ЦАП - конвертеры способны нормально воспроизвести данный трек. Например, изделия англо-китайской фирмы Cambrige Audio на основе паршивых ЦАП-чипов TDA 1305 фирмы Philips неспособны воспроизвести в этом случае ничего вообще. Любопытно, что таков же и ЦАП из состава STAC 9708, явно уступающий своему АЦП-коллеге в одном с ним корпусе. Поэтому я слушал результаты при помощи ТА-Е2000 в качестве внешнего ЦАП, воспользовавшись цифровыми выходами обеих плат."

К сожалению, для реализации этого метода требуется иметь под рукой такую безделицу, как заведомо приличный "сидюк". Однако способ очень надежен и нагляден.

4. О таблицах и графиках.

Согласитесь, друзья, что сегодня большинство выпускаемых аппаратов хвастаются высокими, обьективно измеренными, параметрами (коэффициент нелинейных искажений в пределах определенной полосы частот, отношение "сигнал/шум"). Но это совершенно не отражает реального положения вещей с качеством звучания. Так, аппарат, имеющий высокие характеристики и, в то же время, схему, основанную на применении петли глубокой общей отрицательной обратной связи, часто "радует" нас хрюканием вместо звука. В то же время элитные ламповые усилители, построенные по схеме без ООС, отличаются весьма скромными синтетическими параметрами. Я счел субьективную оценку качества звучания более уместной.

5. Рассуждения о различиях в характере звучания OGL и D3D - версий Half-Life.

Дорогие друзья. Я высказал мнение, не претендующее на истину в последней инстанции. Если у кого-то есть более убедительные обьяснения по поводу данного феномена, что-ж - заранее снимаю пред ними свою треуголку :). Милости прошу делится мнениями.

6. Еще цитата: "Высокомерный тон и регалии (указанные внизу обзора) создают впечатление об писателе статьи как о человеке грамотном и значит ему можно доверять. А это не есть хорошо, т.к. в обзоре одно он возносит до небес, а другое втаптывает в грязь…"

Друзья. Ровно год назад я точно также "втаптывал в грязь" МХ300 и возносил к небесам "Live!", что воплотилось в статью "Что ускоряют "ускорители" звука", опубликованную в двух последних номерах нашего журнала "Аудио Магазин". Вскоре стали появлятся хорошие карты и на основе AU 8830, что и нашло отражение в обсуждаемой статье. Я не могу игнорировать очевидное, но поверьте - у меня нет ни отдельных предпочтений, ни "любимчиков". А ныне обсуждаемая статья была также написана для "Аудио Магазина", являясь продолжением предыдущих, что и отразилось в прибаутках на тему писем наших постоянных читателей. Прошу аудиторию сайта iXBT извинить меня за это.

7. Об "эф-пэ-эсинах" :).

Я постараюсь рассказать об этом в будущей, "сурьезной", статье на тему о взаимодействии различных устройств на PCI-шине. Сейчас же скажу, что очевидно - если аудиоконтроллер инициирует управление шиной, то видеоадаптер вынужден работать в более "мягких" режимах пересылки данных, что неизбежно влечет за собою снижение количества всеми любимых "эф-пэ-эсин". Для меня (и для большинства читателей, я надеюсь, тоже) качество важнее количества, за исключением лишь случаев снижения частоты кадров ниже 24-30/сек., то есть ниже играбельного уровня. Поэтому я не придаю данному параметру особой важности.

8. Казуистика с Dolby Digital.

Я не получал от читателей никаких вопросов по поводу того, что написано в статье, однако читая другую статью - обзор звуковой карты DMX фирмы TerraTec, обнаружил там интересное замечание: "При этом бытует мнение, что панацеей может служить кодирование (программное или аппаратное) 3D звука в играх в многоканальный формат звука, который понимает бытовой ресивер с декодером, например, AC-3 (Dolby Digital). Говорят, что технологических препятствий нет. На самом деле нет никакого смысла пытаться переводить в AC-3 динамично формируемый звук в играх". Из которого следует, что суть дела все таки понятна не всем. Конечно, я сам в этом виноват, так как статья является частью цикла, публикуемого в нашем журнале "АМ", и рассчитана на читавших предыдущую часть. Поэтому не побоюсь прослыть занудою, обьяснив существо дела с максимальной доступностью.

Итак, у нас с вами есть только один алгоритм позиционирования источников звука в играх, и называется он Direct Sound 3D. A3D и ЕАХ - это другое. Это алгоритмы эффектов, направленных на улучшение субьективного восприятия звуков от источников, позиционированных до того при помощи Direct Sound 3D. Итак, мы получили с вами 4 (четыре) канала при помощи Direct Sound 3D, a ЕАХ и (или) A3D "помогли" нам воспринять это более естественно, натурально, при помощи искусственной реверберации в первом случае и улучшенной регулировки уровней звука от разных источников, регулировки высоты тона в зависимости от скорости передвижения источников и все той же реверберации во втором. В кино, кстати, имеются свои методы улучшения субьективного восприятия многоканальных звуковых программ, например пакет рекомендаций ТНХ от компании LucasFilm. Мы можем сразу же вывести звукоданные для этих четырех каналов на четыре ЦАП, обьединенных в одной микросхеме, после чего вывести уже в аналоговой дискретной форме на внешние усилители через пару гнезд типа "мини-джек". А что, если мы хотим вывести эти четыре канала на внешний высококачественный ЦАП - конвертер с, например, раздельными схемами ЦАП для каждого канала? Как быть в случае, когда у нас есть только один цифровой выход, и мы можем вывести через него лишь два канала? Вот для такого случая и существует Dolby Digital - простой и дешевый способ передачи многоканального звукового сигнала. Это могут быть три, четыре, шесть и, даже, восемь каналов, сжатых при помощи алгоритма сжатия звукоданных АС-3. Последний был куплен гражданином Рэем Долби у американского правительства, и является ближайшим родственником алгоритмов сжатия АС-1 (применяется в телефонии) и АС-2 (применяется в радиосвязи). На последние товарищ Долби лицензии не имеет. Dolby Digital и АС-3 - это далеко не одно и то же (а Слава КПСС - вообще не человек :)). Dolby Digital применяется не только в домашнем кино, но и в цифровом радиовещании и, особенно, телевещании - для передачи многоканального звука в одном, довольно узком, потоке данных. Проще говоря, это удобно для трансляции, например, спортивных состязаний, когда с помощью пяти колонок и сабвуфера можно довольно живо передать звуковую атмосферу стадиона. И вот точно таким же образом мы можем закодировать наши четыре канала при помощи Dolby Digital, и пустить их на внешний ресивер с соответствующим декодером. Нам нет никакой необходимости декодировать поток Dolby Digital в компьютере, поскольку мы и так имеем уже изначально четыре канала звука, рассчитанных с помощью Direct Sound 3D и облагороженных при помощи EAX - A3D. Все остальные способы трансляции многоканальных фонограмм по шине S/PDIF в одном потоке, такие как DTS одноименной североирландской фирмы (алгоритм сжатия Zeta), SDDS фирмы Sony (алгоритм сжатия ATRAC) и MPEG Audio 5.1 требуют для кодирования серьезных вычислительных мощностей (160 - 400 MIPS), в то время, как для Dolby Digital надо всего 80 - 120 MIPS. Вот о чем шла речь в статье, а "позиционирование звука" тут не при чем. Надеюсь, теперь все ясно?

9. Что я думаю о финальном релизе набора драйверов 2048.

Приятно, когда вещи становятся немного лучше. Так, работа карты на частоте дискретизации 48 кГц стала терпимой, хотя о применения этих драйверов в серьезных целях (напр. для работы с WaveLab) говорить пока рано, увы. Особенно же радует улучшение рассчета реверберации по ЕАХ, что особенно заметно в Half-Life (улучшена взаимная регулировка уровней тихих и громких звуков, появилось эхо шагов, похожее на настоящее). Если дело пойдет такими темпами, то к лету работу карты с ЕАХ уже можно будет сравнивать с Live!. Но не сейчас. Суть остающихся проблем с рядом популярных игр (Rogue Spear напр.) изложена в readme - файле. Ну и новые иконки :).

10. Я получил ряд матерных писем от юношества, читающего явно по слогам. Они думают, что я не умею пользоватся программкой AU30DOS.com, раз пишу что "в DOS вы останетесь без звука". Я еще забыл написать, что и без джойстика тоже. Вот сейчас пишу. Дело в том, что эта прога, рассчитаная на расширения спецификации PC/PCI фирмы Intel, работает неважно, особенно с чипсетами от VIA и новыми "интеловскими" наборами с хабовой архитектурой. В статье же речь вообще шла о том, как замечательно звучит ряд старых игр с хорошими инструментальными библиотеками. Поясняю, что загрузка таких библиотек и работа с ними в принципе возможна только в среде Windows. Эмуляция 4х - операндного FM синтезатора ака OPL-3 - это все, на что вы можете рассчитывать с AU30DOS.com. Напоминаю, что в DOS (PC-DOS, PTF-DOS) не работает цифровой выход… Вот такие дела.

11. Читатели много спрашивают о том, как самостоятельно собрать ЦАП - конвертер, и какие недорогие конвертеры промышленного производства я мог бы им посоветовать. На этот, очень серьезный, вопрос трудно ответить в двух строках. Поэтому я буду краток, голословен, и читателям придется поверить мне на слово. На первое ответ будет коротким - никак. Да, действительно, в Сети полно схем, а ЦАП - микросхемы находятся в свободной продаже. Но попытавшись собственными руками сделать конвертер, вы неизбежно столкнетесь с проблемой самостоятельной разработки и изготовления многослойной печатной платы. Попробуйте сначала изготовить материнскую плату на чипсете i820 (благо все компоненты очень легко достать), потренируйтесь, значит J. А уж потом принимайтесь за дизайн матплаты конвертера, благо допуски там серьезнее. Глядишь - и получится J. Поэтому гораздо логичнее попробовать найти приличный ЦАП - конвертер за приемлемые деньги. Что это может быть ? Приличный ЦАП - конвертер состоит из: приличного приемника - декодера из форматов внешнего интерфейса в формат внутренней шины I2S или SDIF (Sony Digital Interface Format имеет ряд преимуществ перед классической I2S, таких, как раздельная передача данных каждого канала, а не только часовых данных, он применяется только в приборах фирмы Sony серии ES и некоторых, уже не выпускаемых, "сидюках" фирмы JVC высшей группы), далее приличной шины (например, на основе пары DSP для более упорядоченной передачи данных - неотьемлемой черты всех приборов с шиной SDIF), приличного цифрового фильтра (например фирм NPC, Sony или Pacific Microsonics) и приличных схем ЦАП. Последние бывают мультибитовыми или низкобитовыми, причем каждый "род" делится на два больших семейства.

Мультибитовые ЦАП - это гибридные микросборки на основе резистивной матрицы. Качество изготовления этой матрицы и определяет на 80% точность преобразования. Такие схемы, как РСМ 53, 55, 61, 63 и 66, разработанные фирмой Burr Brown - это дешевые (вне зависимости от заявленной разрядности) чипы, изготовляемые (изготовлявшиеся) где и кем попало с невысокими допусками и большим процентом брака. Чипы же РСМ 56, 58, 1702 и 1704 - это прецизионные резистивные матрицы, изготовляемые методом лазерного травления с допусками 0,6 - 0,35 мкм (как Pentium - Pentium II) на заводах фирм Yamaha и Sony. 16 битовая РСМ 56 дороже и лучше 20 битовой РСМ 63, так как первая всегда обеспечивает точность преобразования, близкую к 16 битовой. а вторая - как повезет. Выпуск хороших мультибитовых ЦАПов PD0236AM ("Hi-Bit") начала два года назад фирма Pioneer. Элитой же являются микросборки фирмы UltraAnalog, стоящие от 150$ и выше (что в 15 раз дороже РСМ 63 и в 10 - РСМ 1704). Низкобитовые ЦАП делятся на две группы по принципу устройства. Так, фирма Philips выпускает ЦАПы TDA 1305 - 16 типа PDM (Pulse Density Modulation), представляющие из себя простые схемы, преобразующие входной сигнал в широкополосный и преобразующий данные в аналог, очень грубо говоря, при помощи одного счетчика импульсов напряжения.Эти, выполненные по 1,5 мкм технологии, чипы обеспечивают лишь 11 - 12 битовую точность преобразования, но очень дешевы. Более сложные схемы, называемые PWM (Pulse Width Modulation - Широтно - Импульсная Модуляция) преобразуют сигнал в еще более широкополосный, а обработка производится при помощи нескольких счетчиков напряжения (Matsushita, Toshiba/JVC (изготовитель/разработчик), Yamaha, Asachi Kasei/Pioneer, NPC, Philips TDA1547 (одна схема Philips), разработки Burr Brown и др.) и тока (Sony). Важно то, что чем больше счетчиков импульсов и выше тактовая частота - тем выше точность преобразования и лучше его качество. Признанным лидером на этом поле является фирма Sony - ее ЦАПы, функционирующие на частотах от 50 МГц и выше и имеющие от 8ми до 16ти счетчиков токовых импульсов соревнуются по точности преобразования с лучшими из мультибитовых ЦАПов (старый CXD2562A, новый СХА80423). Они сделаны по 0,6 и 0,25 мкм - технологиям. К сожалению, они соревнуются еще и в цене, а потому вы не встретите их в "сидюках" класса "доступный High End" (где в основном в ходу всякое дерьмо фирмы Philips), не говоря уже о "бюджетных". В недорогих "сидюках" самой Sony применяются гибридные микросборки "цифровой фильтр - ЦАП с четырмя счетчиками" ("Hybrid Pulse"). К чему я это все ? Во первых - неважно, мультибитовый ЦАП или низкобитовый. Важно - какой он. Мультибитовый РСМ 53 - такая же дрянь, как и TDA 1305, и цена соответствующая (ок. 0,7 - 1 $), в то время, как и РСМ 1702 и CXD2562 стоят около 11 - 12$ за штуку. То, что в инструкции написано "24 бит/96 кГц" чаще означает лишь то, что штуковина принимает данные в этом формате и преобразует их в аналог с 14ти, скажем, битовой точностью. Burr Bown, кстати, честно заявляет об этом. Далее, слова "Burr Brown" и "высокая точность" вовсе не синонимы - смотря какой Burr Brown. Всяческие ресиверы начинены дешевыми чипами от ВВ стоимостью от 2 до 4$. Значит ли, что ЦАП - конвертеры на приличной основе стоят гор злата ? Вовсе нет. Аудиомонахи пьют, играют в карты, а после августа 1998 г. и вовсе потащили свою технику в "комки" тележками. Так что направьте свои стопы туда, только не стесняйтесь спрашивать - на основе чего сделаны приборы. ЦАП с ламповым выходным каскадом и цифровым трактом на основе TDA 1305 выглядит столь же нелепо, сколь дорогой ламповый усилитель с кассетным плеером за 20$ в качестве источника. Из новых (не бывших в упореблении) приборов я бы порекомендовал хороший недорогой ЦАП Denon DA-500. Это недорогая (350 - 380$ в Москве) и заведомо приличная вещь на основе двух пар РСМ 63 и хорошего цифрового фильтра SM5840 фирмы NPC, которая, благодаря изобилию не только входов, но и выходов, может служить и коммутатором. Если вы увлечены домашним кино, то хорошим выбором будет Sony SDP-EP90ESD за 500 - 550$ со встроенным декодером Dolby Digital. Остерегайтесь подделок :).

С уважением и наилучшими пожеланиями,

Лорд Килра.





Примечания:

1. Статьи "Что ускоряют ускорители звука" и "Могут ли аудиомонахи играть в игрушки", которые я упоминаю в данном материале, напечатаны в нашем журнале "Аудио Магазин" в No. 5(28)'99 и 6(29)'99 (первая) и 5(22)'98 и 1(24)'99 соответственно. Все номера можно приобрести на нашем "Hi-Fi Show" в отеле "Софитель-Ирис" 3 - 6 марта.

2. Наши читатели прекрасно знают начинку моего компа, которая не меняется уже несколько лет. Я человек консервативный. Для читателей сайта iXBT сообщаю, что это:

  • Материнская плата FIC VA 503+ (PCB v.1.2a, L2 - кэш 1024 кбайт)
  • ОЗУ 192 Мбайт РС 100 (8 и 7 нс., 64 и 128 Мбайт, NPC и Fujitsu соответственно)
  • Диски: ST 11900 N и WDE 4306-03/12, плюс CD-ROM Toshiba ХМ-6201 ТА на контроллере Tekram DC-390 U, CD-R - рекордер HP-6020 ES (внешн.) на контроллере Adaptec AHA-1510B.
  • Видеоадаптер: Diamond Viper 770 Ultra
  • Процессор: AMD K6-2 366 МГц (66х5,5)
  • Звуковые карты: ZA-2 фирмы Zefiro Acoustics и Super Quad Digital фирмы Aureal

Все это по традиции работает на штатных частотах. Никаких проблем с совместимостью чипсет MVP-3 не имеет, точнее их не больше, чем в случае с набором BX фирмы Intel. В то же время набор очень чувствителен к нестандартному соотношению напряжений питания ядра процессора, его шины и т. д., а потому за все рекомендации по разгону процессоров К6 надо бить. Больно.

3. Автор: бывший редактор журнала "Класс А", постоянный автор журнала "Аудио Магазин", известен публикациями на тему цифрового аудио в таких изданиях, как "Салон AV", "Стерео & Видео", "Car & Music" "Financial Times". Резкий критик любых алгоритмов компрессии звукоданных.






Начало  Назад  Вперед



Книжный магазин