Таблица 1. Основные характеристики звуковых плат
Kорпорация IBM, выпустившая в 1981 г. первый персональный компьютер, поначалу не слишком торопилась развивать мультимедийные функции своего детища. IBM PC имел мощный по тем временам 16-разрядный процессор, несравненно большее, чем у конкурентов, адресное пространство, первый цветной монитор, однако своими звуковыми возможностями он почти не выделялся среди современников, порой даже уступая некоторым из них (напомним, что первые Apple уже обеспечивали 8-битный звук). С тех пор многое изменилось — и мышь, и графический интерфейс, и полноценный звук стали неотъемлемой принадлежностью персональных компьютеров самой распространенной архитектуры.
Традиционно звуковые платы проектировались для шины ISA, скорость передачи данных которой даже при работе с высококачественным звуком как минимум на порядок превосходила требуемую величину. К тому же единственный стандарт de facto на звук для ПК — Sound Blaster (SB), требующий для обеспечения нормальной работы контроллер прямого доступа к памяти (DMA), — диктовал применение именно этой шины. С появлением шины PCI ситуация изменилась. Microsoft, столкнувшись со сложностями реализации идеи Plug & Play на шине ISA, заявила, что вообще не видит места для последней в персональном компьютере. Производители системных плат прореагировали более сдержанно: количество ISA-разъемов они уменьшили до двух-трех и столько же добавили под PCI-устройства. Обратили внимание на новую шину и разработчики звуковых плат. Их прежде всего привлекали ее высокая пропускная способность и возможность PCI-устройств бесконфликтно сосуществовать в условиях разделяемых ресурсов. Кроме того, широкое распространение получил табличный волновой синтез (см. врезку «В помощь покупателю»), для реализации которого изначально было необходимо наличие памяти непосредственно на самой плате для хранения образцов звуков (иначе семплов). На ISA-платах для этого устанавливали соответствующие микросхемы, а на PCI добавилась еще и возможность использовать часть оперативной памяти компьютера, благодаря чему платы стали заметно дешевле своих предшественниц. Сегодня такие устройства стоят от 20 до 200 долларов, а количество компаний, предлагающих решения для этой шины, исчисляется десятками (речь идет лишь о платах для рынка мультимедиа). Однако собственно разработчиков наборов микросхем (чипсетов), определяющих базовые параметры готового изделия, не так уж много. Мы протестировали платы, выполненные на наборах компаний Aureal Semiconductor, Cirrus Logic Inc., Creative Technology, Ltd., ESS Technology, Inc., и S3 Inc., стоимость которых лежит в указанном диапазоне цен.
При тестировании были использованы рабочие станции двух конфигураций:
- процессор Pentium II 266 МГц, 64-Мбайт ОЗУ, системная плата GigaByte GA-686LX, ОС — Windows 9x;
- процессор Pentium MMX 166 МГц, 32-Мбайт ОЗУ, системная плата ASUSTeK TX97-E; ОС — Windows 9x.
На каждую из них по очереди устанавливались все звуковые платы. Для измерения АЧХ применялись осциллограф С1-55, цифровые вольтметр В7-32 и частотомер Ч3-36, генератор сигналов специальной формы Г6-28, а также генератор сигналов НЧ Г3-120. Для обработки записанных и создания эталонных (для измерения характеристик воспроизведения) wav-файлов использовались специальные программы. Спектральные характеристики шума фиксировались программным 512-полосным спектроанализатором, установленным на ПК 486DX4/100 МГц (звуковая плата Sound Blaster AWE32, предустановленный режим измерения сигнала: частота — 44 100 кГц, 16-бит стерео).
Sound Blaster Live!
 Рис 1. Панель задач (Launcher) SB Live! всегда под рукой |
SB Live! — самая дорогая плата в обзоре, топ-модель от Creative Technology, Ltd. — ведущего производителя мультимедиа-решений для ПК. В качестве аналога для сравнения был выбран продукт этой же компании — Sound Blaster AWE32. Сравнительная оценка двух продуктов позволила получить весьма показательные результаты.
 Рис. 2. Окно конфигурации банков памяти SB Live! |
Инсталляция SB Live! прошла без сбоев. Первое впечатление от прослушивания MIDI-файла: звук волнового синтезатора оказался заметно хуже, чем у AWE32. Обратившись к инструкции, мы выяснили, что причина кроется в объеме установленного по умолчанию банка памяти (возможна комплектация банками объемом 2, 4 и 8 Мбайт). Так, для компьютеров с объемом оперативной памяти до 32 Мбайт по умолчанию устанавливается минимальный банк, а от 64 Мбайт и выше его значение может увеличиваться с 4 до 8 Мбайт. Качество звучания SB Live! при максимальном банке вполне сопоставимо с уровнем AWE32. Однако у последней только 32 голоса, а у SB Live! — 64 аппаратных и 192 программных, а следовательно, она предоставляет гораздо больше возможностей для творчества. Отметим, что банки могут располагаться как в физической памяти, так и в виртуальной на жестком диске, а изменение их объема или одновременная установка сразу нескольких банков не вызывали затруднений.
При записи микшер SB Live!, в отличие от AWE32, не позволяет смешивать несколько аналоговых сигналов (например, CD и микрофон или линейный вход с входом динамика), но разрешает при записи подмешивать звук из wav-файла. Если вам захочется что-то спеть под аккомпанемент CD (аналог функции «караоке»), то на SB Live! сделать это можно, однако сначала вам придется переписать понравившиеся композиции с компакт-диска в wav-файлы. Свободное дисковое пространство во время этой операции заполняется с поразительной быстротой. Имейте это в виду!
Звук с микрофона поступает на динамики только в том случае, когда он выбран в качестве источника сигнала для записи, что нередко позволяет избежать акустической обратной связи и сопутствующих ей наводок.
При использовании микшера AWE32 поверх ползунка появляется табличка с цифрой, которая отражает текущее положение регулятора в процентах от максимального значения. Таким образом, можно записать или запомнить удачное расположение ползунков. В ПО, поставляемом с SB Live!, такой функции нет. Приходится изрядно потрудиться, прежде чем удается выставить регуляторы тембра в нейтральное положение для измерения АЧХ.
Уровень шума платы очень низкий и составляет 3 единицы младшего разряда. До качества звука компакт-диска далековато (теоретически должно быть 0,3 единицы младшего разряда), однако внутри зашумленного корпуса компьютера большего добиться весьма сложно. Основной шум приходится на частоты ниже 100—150 Гц, причем его уровень можно существенно снизить, установив дополнительные фильтры.
Цифровой сигнальный процессор (DSP) E-mu Systems EMU10K1 открывает владельцу SB Live! неограниченные возможности по обработке звука. К широкому диапазону регулировок добавились индивидуальные настройки для каждого источника сигнала. Для серьезной работы со звуком SB Live! комплектуется дочерней платой, содержащей полноценные цифровые и MIDI входы и выходы (у AWE32 для этих разъемов отсутствует гальваническая развязка). Эту дополнительную плату монтируют над свободным разъемом расширения и соединяют шлейфом с основной.
SB Live! позволяет реально подключить четыре акустические системы, а не две, как обычно. Кроме того, дочерняя плата снабжена цифровым интерфейсом, позволяющим в перспективе подключать до восьми колонок. В ближайшее время Creative намерена реализовать подобную идею, причем работа над созданием соответствующего ПО уже идет полным ходом. Все настройки и приложения вызываются с помощью собственной панели задач (Launcher)(см. рис. 1). Она появляется после инсталляции в верхней части экрана и автоматически закрывается, когда к ней нет обращений. Отметим, что производитель позаботился о полной совместимости SB Live! с прежними моделями Sound Blaster: в DOS-играх присутствуют и цифровой 16-битный звук, и FM-синтез.
В комплект поставки вместе с основной и дочерней платами включены микрофон, соединительные кабели, Руководство по установке и эксплуатации, а также необходимое ПО на пяти компакт-дисках, из которых особую ценность представляют Sonic Foundry Sound Forge 4.5 и Steinberg Cubasis AV.
Цена: 150 долл.(расширенная)/ 60 долл. (стандартная)Creative Technology, Ltd.,
http://www.sblive.com
Sound Blaster 128 PCI
Эту плату Creative создавала в расчете на массового покупателя. Насколько соответствуют характеристики и возможности SB 128 PCI «хиту всех времен и народов» — Sound Blaster 16, нам и предстояло выяснить, поскольку вполне очевидно намерение компании продвигать правопреемника шестнадцатого бластера как на OEM-рынке, так и в сети розничных продаж.
В процессе инсталляции возникали некоторые проблемы при перезагрузке и обновлении системных ресурсов Windows, однако в дальнейшем серьезных нареканий работа платы не вызывала. В DOS-сессии эта модель воспринимается только как SB Pro (традиционное 8-битное устройство), а все преимущества SB 16 остаются недоступными. Вследствие этого могут возникать проблемы со звуком в играх, работающих в DOS. Так, например, в некоторых из них FM-синтезатор работал исправно, а вот оцифрованного звука мы так и не услышали.
Уровень шума в SB 128 PCI достигает 6 единиц младшего разряда, что на 6 дБ хуже, чем у SB Live!. Шум также локализуется в диапазоне низких частот, причем следует отметить, что положение ползунков неиспользуемых регуляторов влияет на уровень шума. В отличие от изящных микшеров AWE32 и SB Live!, микшер 128 PCI выглядит откровенно грубовато. Нет даже регулировок тембра низких и высоких частот, которые были так кстати у SB 16.
Плата позволяет подключить четыре акустические системы (АС), причем один разъем, как и в более ранних изделиях Creative, отведен для пассивных колонок, а другой — для линейного выхода. Назначение этого разъема можно переключать, однако получить сигнал с линейного входа и одновременно вывести звук на четыре АС невозможно. Банки памяти для волнового синтеза такие же, как и у SB Live!, но объемом лишь 2 и 4 Мбайт. Особых претензий к качеству звучания платы у нас не возникло, вот только проблемы совместимости 128 PCI с DOS-приложениями пока остаются нерешенными. Возможно, следует подождать появления свежих драйверов.
Все ПО, которым комплектуется плата, содержится на одном компакт-диске.
Цена: 45 долл.Creative Technology, Ltd.,
http://www.soundblaster.com
Sonic Impact S90
Единственная плата в обзоре, программа установки которой понимает кириллическую кодовую страницу и частично русифицирована.
Поначалу Sonic Impact S90 отказывалась работать на компьютере с процессором Pentium MMX. При старте ОС обнаруживала новое устройство — эмулятор Sound Blaster, пытаясь установить которое внезапно уходила на перезагрузку. Проблему удалось разрешить, изменив назначаемые PCI-разъемам прерывания в BIOS Setup.
Инициализация платы на платформе Pentium II также протекала не совсем гладко. В частности, установился неполный набор драйверов, из-за чего оказалась недоступной частота дискретизации 48 кГц и отказывались работать некоторые прилагаемые утилиты. Несложные манипуляции с настройками Sonic Impact S90 в соответствующем разделе менеджера устройств позволили устранить и эти неполадки.
Плата имеет самый низкий уровень шума среди всех устройств, рассмотренных в обзоре, — лишь 2,6 единицы младшего разряда. Качество воспроизведения MIDI-файлов сигнальным процессором волнового синтеза заслуживает самой высокой похвалы. Работая с MIDI-клавиатурой, мы обратили внимание на один неприятный эффект. Каждый сигнал на выходе сопровождался шипением, которое усиливалось в конечной фазе звучания клавишных и щипковых инструментов и к тому же дополнялось каким-то сторонним свистом.
ПО, поставляемое с Sonic Impact S90, включает универсальный проигрыватель, воспроизводящий звуковые (.wav), музыкальные (MIDI) и видеофайлы (.avi), а также аудиодиски. Программа просматривает все носители информации и сама находит на них файлы, с которыми может работать. Есть в проигрывателе и свой аудиомикшер, однако доступен он только из этой программы. Как и SB Live!, плата позволяет выбрать для записи лишь один источник сигнала. Микшер, как таковой, отсутствует, но есть переключатель, способный запоминать положение регуляторов громкости каждого из источников сигнала. Жаль, что в комплект поставки не входят программы для работы со звуком и MIDI-файлами.
В DOS-играх вполне корректно воспроизводятся сигнал FM-синтеза и оцифрованный звук. Как и у продуктов Creative, эмуляция Sound Blaster распространяется лишь на воспроизведение. Попытки записать звук в DOS-сессии приводят к различным конфликтам с ОС, вплоть до зависания машины. Серьезных проблем со звуком в среде Windows, а также в режиме эмуляции DOS мы не обнаружили, хотя следует отметить, что такая популярная игра, как «Аллоды: печать тайны», вообще не захотела работать с этой платой.
Никаких иных прикладных программ, кроме драйверов и универсального проигрывателя, на прилагаемом к плате компакт-диске не содержится.
Цена: 30 долл.Diamond Multimedia Systems, Inc.,
http://www.diamondmm.com
PCI 64-Q3D
Плата с поддержкой 3D-звука обеспечивает в среде Windows 9x как таблично-волновой синтез, так и оцифрованный звук. В DOS этого нет, хотя строки инициализации устройства имеются в файле autoexec.bat, а сами драйверы подгружаются при каждом старте ОС. При установке платы происходит очень много перезагрузок. Кроме того, PC164-Q3D оказалась единственной из протестированных нами, которая не захотела работать при наличии в компьютере еще одного звукового устройства (ISA, PnP), причем даже тогда, когда последнее было отключено в настройках системы.
64-Q3D позволяет работать с четырьмя банками памяти для волнового синтеза объемом от 1 до 6 Мбайт, однако при каждом изменении их общего объема требуется перезагрузить компьютер.
Уровень шума для этой модели составляет 5 единиц младшего разряда, причем шум у нее, как и у других плат, локализуется в области низких частот. Воспроизвести звук формата MIDI от внешнего источника (например, от клавиатуры) удается только при включении режима записи MIDI-плеера или MIDI-трекера, что конечно же неудобно. Плата имеет только один разъем для подключения внешних устройств. Понятно, что говорить в этом случае о квадрафонии не приходится (доступна только одна пара активных колонок либо усилитель).
По качеству имитации звука реальных инструментов 6-мегабайтный банк компании Aztech не уступает 8-мегабайтному от Creative и имеет при этом более мягкое звучание. Меньшие по размеру банки (с 64-Q3D поставляются банки емкостью 1; 1,5; 2 и 6 Мбайт), безусловно, проигрывают бластерам, при этом качество звука впрямую зависит от объема памяти используемого банка.
Плата позволяет вести запись только с одного источника, а вот воспроизводимые сигналы уже можно микшировать.
Мы обратили внимание на заметное искажение формы обрабатываемого сигнала частотой выше 1кГц. По этой причине программа, измеряющая частоту входного сигнала на частотах выше 8 кГц, давала неверные результаты. Этот неприятный эффект полностью повторился и с выходным сигналом. Когда плата воспроизводила эталонный звуковой файл, подключенный к выходу, цифровой частотомер также занижал показания (в обоих случаях при истинной частоте сигнала 21 кГц как ПО, так и цифровой частотомер показали величину 14 кГц).
http://www.diamondmm.com 25 долл.Aztech Systems, Ltd.,
http://www.aztech.com.sg
PCI-128 Wave (SC128-3D)
Эта плата так же, как и Sonic Impact, смогла начать работу с системой на Pentium MMX только после переустановки прерываний в BIOS Setup. По окончании инсталляции стали доступны как волновой, так и FM (набор микросхем S3 Sonic Vibes) синтезаторы. Проблем со звуком в сессиях DOS и Windows мы не обнаружили. Помимо характерных низкочастотных шумов у этой платы присутствует и широкополосная составляющая («белый шум»). Уровень шума составляет 20 единиц младшего разряда.
Звук волнового синтезатора оказался посредственным: шум, присутствующий в конечном сигнале, был заметен даже на фоне сильного шипения самой платы. Как правило, качество имитации звучания реальных инструментов различными банками можно достаточно хорошо оценить с помощью MIDI-файлов, а вот наличие в сигнале посторонних призвуков отчетливо слышно только при работе с MIDI-клавиатурой.
При оцифровке аналого-цифровой преобразователь не ограничивает сигнал в случае перегрузки тракта, как это должно было бы происходить, а просто отбрасывает старшие разряды. В результате при малейшем превышении максимально допустимого уровня сигнала возникают весьма значительные искажения (см. врезку «Искажения при перегрузке входного АЦП»). К тому же из-за чрезмерно высокой чувствительности линейного входа приходилось регулировать громкость, пользуясь примерно лишь одной десятой длины перемещения ползунка.
 Рис. 3. Спектр шума звуковой платы Aztech PCI-128 Wave (SC128-3D) |
Как показали измерения, сигнал записывается с большим шумом. По этой причине неверно определялась частота в нижней области звукового диапазона. Она вычислялась исходя из числа переходов сигнала через «0», а шумы достигали такого уровня, что эти переходы случались гораздо чаще двух раз за период. При амплитуде выходного сигнала около 1 В уже наблюдалось одностороннее ограничение сигнала.
В комплект программ включен мультимедийный центр Clef Studio, из которого можно вызвать незатейливый волновой редактор, позволяющий пользователю самому записывать партитуру. Кроме того, диск с ПО содержит известный программный волновой синтезатор Yamaha SXG50*. Звук последнего существенно лучше аппаратного, реализованного на плате, однако, как и все программные синтезаторы, SXG50 дает задержку между поступлением на вход MIDI-сигнала и началом воспроизведения звука. По этой причине программный синтез прекрасно подходит для воспроизведения готовых MIDI-файлов и практически непригоден для «живого» исполнения (например, на MIDI-клавиатуре). В коробке с PCI-128 Wave вы найдете также головные телефоны. И хотя их характеристики далеки от лучших образцов этой продукции, внимание производителя к покупателю стоит отметить.
Aztech Systems, Ltd.,http://www.aztech.com.sg
Yamaha WaveForce WF192XG
 Рис. 4. Новая версия S-YXG50 дополнена расширенными функциями управления |
Один из старожилов рынка мультимедиа, Yamaha Corporation традиционно сильна своими профессиональными решениями в аппаратной и программной частях, где ее репутация весьма высока. Изредка Yamaha балует своих поклонников и продукцией начального уровня. Так, сравнительно недавно она предложила для этого сегмента рынка новинку — WaveForce WF192XG.
Плата оставляет о себе довольно противоречивые впечатления. Аппаратный волновой синтез оказался у нее явно не на высоте. При воспроизведении MIDI-файла наблюдаются необъяснимые эффекты: некоторые ноты продолжают звучать до конца композиции, создавая какофонию, а сам сигнал в фазе затухания сопровождается шлейфом шума. Программный XG-синтезатор отнимал у ПК слишком много ресурсов: при воспроизведении MIDI-файлов звук на Pentium MMX нередко прерывался, даже если единственным работающим приложением был сам синтезатор.
На WF192XG установлен разъем для подключения к системной плате компьютера (о поддержке этой технологии уже объявили компании ASUSTeK, Gigabyte и некоторые другие производители). Такая связка дает возможность звуковой плате корректно работать в DOS-приложениях, не требуя загрузки драйверов.
В DOS-сессии плата показала себя не с лучшей стороны: при воспроизведении цифрового звука проблем не возникало, а вот FM-синтез оказался ей явно не по зубам. Старые игры, в которых он применялся, либо работали «молча», либо намертво «подвешивали» компьютер. Аналогичным образом плата вела себя и при попытках воспроизведения MIDI-файлов через FM, как, впрочем, и при записи звука в DOS-сессии.
К Wave Force прилагается небольшая брошюра, где указываются лишь краткие рекомендации по ее установке в компьютер и инсталляции ПО, а основная документация содержится на компакт-диске.
 Рис. 5. Звучание MIDI-файлов, которое обеспечивает программный синтезатор, достойно похвалы |
Программное обеспечение состоит из музыкального центра, звукового редактора и набора MIDI-файлов классической музыки. Их можно прослушать с помощью специальной программы, позволяющей к тому же узнать интересную дополнительную информацию о произведении, композиторе и эпохе.
При воспроизведении оцифрованного звука пульсации на высоких частотах (см. врезку «К вопросу об измерении АЧХ») проявляются очень рано — начиная с 1/20 частоты дискретизации, что свидетельствует о недостатках в схемотехнике фильтров выходных каскадов. Уровень шума у платы низкий — всего 4 единицы младшего разряда. Как и другие рассмотренные изделия, WaveForce допускает при записи только один источник входного сигнала.
Цена: 50 долл.Yamaha Corporation,
http://www.yamaha.co.jp
Diamond Multimedia Monster Sound MX300
Внешний вид платы завораживает — золоченые разъемы на черной монтажной скобе выглядят на редкость внушительно. А каковы ее характеристики?
После инсталляции платы сразу обращает на себя внимание весьма низкий уровень громкости выходного сигнала. В DOS-приложениях Monster работает без проблем — присутствует как FM-синтез, так и цифровой звук. Волновой синтезатор позволяет реализовать до 64 голосов аппаратно и еще 256 программно, но звук его довольно посредственный. Уровень шумов очень низкий и сопоставим с Sonic Impact S90 (эту особенность плат на наборе микросхем компании Aureal Semiconductor стоит взять на заметку).
Тест записи выявил очень низкую чувствительность на входе: даже 2 В входного сигнала (размах почти 6 В) оказалось недостаточно для того, чтобы записать сигнал наибольшей амплитуды при выведенном на максимум регуляторе уровня записи. Сам уровень записи также был неустойчив. Временами его величина существенно возрастала, что приводило к перегрузке входных каскадов. Справедливости ради стоит сказать, что в эти моменты плата корректно переходила в режим ограничения по перегрузке, не допуская «излишних» нелинейных искажений (см. врезку «Искажения при перегрузке входного АЦП»). В тестах также был выявлен сдвиг фазы между стереоканалами, а это нередко влечет за собой нарушение стереоэффекта и общей картины восприятия звука.
 Рис. 6. Встроенный 10-полосный эквалайзер Monster Sound MX300 |
В отличие от других плат Monster Sound MX300 имеет встроенный десятиполосный эквалайзер. Прилагаемое ПО позволяет вручную устанавливать желаемый тембр и запоминать положения регуляторов. Помимо этого в памяти уже хранятся АЧХ, оптимальные, с точки зрения производителя, для воспроизведения классической музыки, джаза, рока, танцевальных мелодий и т.д., включая две пользовательские установки. В режиме «bypass» регуляторы эквалайзера устанавливаются в нейтральное положение, однако при этом сигнал воспроизведения имеет заметные искажения (см. врезку «К вопросу об измерении АЧХ», рис.D), весьма характерные для всех темброобразующих каскадов.
 Рис.7. Изящный микшерный пульт платы управляет всеми звуковыми потоками |
Утилита конфигурирования платы дает возможность, в частности, выбирать режимы воспроизведения — Stereo или Quadro, самостоятельно распознавая, к каким разъемам подключены внешние устройства, и предлагая соответствующие режимы работы. Кроме того, из меню настроек можно вызвать несколько программ демонстрации объемного звучания.
Определенно драйверы платы недостаточно хорошо отлажены разработчиками. Это стало очевидным после нескольких экспериментов со звуком, когда Monster безнадежно «подвешивал» компьютер. Как выяснилось, драйверы платы в случае, когда ПК обрабатывает параллельно несколько «тяжелых» задач (объемные графические файлы, большие электронные таблицы, базы данных) и к тому же ощущается нехватка свободного места на жестком диске, способны свалить машину в «штопор», дестабилизируя работу системы в аварийных ситуациях.
Цена: 70 долл.Diamond Multimedia Systems, Inc.,
http://www.diamondmm.com
Turtle Beach Montego II
Устанавливая ПО для этой платы, пользователь лишен возможности явно указать диск, на который будут записаны соответствующие программы. Запустив инсталлятор, мы не имели ни малейшего желания размещать их на диске С, однако программисты из Turtle Beach сделали этот выбор за нас.
Плата имеет эквалайзер, вмонтированный в довольно симпатичную стойку проигрывателя. Преимущество его в том, что режим «bypass» настоящий и не сводится к простой установке регуляторов в нейтральное положение. Он полностью исключается из тракта воспроизведения, отчего АЧХ получается очень ровной (см. врезку «К вопросу об измерении АЧХ»). Тем не менее звук волнового синтеза нам показался несколько «плосковатым». К сожалению, набор прилагаемых к плате программ не позволяет прозрачно менять банки семплов волнового синтезатора.
Кроме шума, сопровождающего звук музыкального инструмента на протяжении всей фазы звучания и превосходящего обычный шум платы, при затухании к нему подмешивался артефакт, имеющий тональную окраску.
С драйверами возникали те же проблемы, что и у Monster Sound, и решать их разработчикам придется, видимо, вместе с производителем набора микросхем — компанией Aureal Semiconductor. Уровень шума платы несколько выше, чем у Monster Sound MX300, что довольно странно для Turtle Beach.
 Рис.8. MIDI-пульт позволяет варьировать многие характеристики синтезатора платы Montego II |
В комплект поставки входят программы-демонстрации объемного звучания, волновой редактор, MIDI-пульт (см. рис.8), позволяющий изменять набор инструментов, громкость и другие настройки синтезатора, а также программа контроля функций звуковой системы. С ее помощью можно переключаться между несколькими альтернативными MIDI-устройствами непосредственно в режиме воспроизведения, что достаточно удобно при сравнении качества волнового синтеза.
Проблем со звуком в играх как для DOS, так и для Windows мы не обнаружили.
Цена: 65 долл.Voyetra Turtle Beach Inc.,
http://www.voyetra-turtle-beach.com/
| * * * |
Итак, подведем итоги. Для профессиональной работы со звуком необходимо устройство, обеспечивающее обмен данными с внешними устройствами только в цифровом формате. Sound Blaster Live! - единственная плата, удовлетворяющая этим условиям. Ее можно рекомендовать в качестве устройства, связывающего персональный компьютер с другим оборудованием в небольшой студии звукозаписи. При этом сигнальный процессор платы может быть использован для обработки звука в реальном времени, а сам компьютер — как цифровой магнитофон, секвенсе р или монтажный стол, а также для наложения на уже записанную фонограмму или ее отдельные дорожки спецэффектов. Аналоговые цепи с низким уровнем шумов вместе с волновым синтезатором успешно справляются с записью как партий отдельных инструментов, так и партитуры в целом. Для обычного пользователя Retail-версия SB Live! дороговата, а вот ее облегченный вариант — SB Live Value (в комплект не входят дочерняя плата, соответствующие кабели и часть ПО), обладающая теми же характеристиками, стоит заметно дешевле.
Плата SB 128 PCI рассчитана на самый широкий круг пользователей, начиная с тех, кто довольствуется пассивными колонками, и заканчивая любителями квадрафонических систем, и в этом ее слабость. Первым ее цена может показаться слишком высокой, а вторые, вероятно, будут огорчены невозможностью одновременно использовать линейный вход и дополнительную пару колонок, обеспечивающих вожделенное звуковое окружение. Тем не менее это самая дешевая из плат, имеющих выходы на четыре АС.
Одним из безусловных лидеров по соотношению цена/качество является Sonic Impact S90. Думается, отечественных меломанов, не обремененных избытком денег и не страшащихся борьбы с прерываниями и настройками, этот продукт полностью устроит при условии, конечно, что нет нужды в цифровом интерфейсе и второй паре АС.
PCI 64-Q3D — неплохая плата с низким уровнем шума, однако проблемы с записью и воспроизведением высоких частот ограничивают круг задач, с которыми она может успешно справиться.
SC128-3D по богатству прилагаемого ПО находится на одном уровне с платами Creative. Если вас не очень волнует качество звука (плата подключена к акустическим системам из той же ценовой категории) и вы не собираетесь интенсивно использовать режимы записи, но любите поэкспериментировать с новыми программами — эта плата вполне подойдет.
У нас сложилось впечатление, что цена WaveForce 192XG несколько завышена. Плата укомплектована добротным ПО, однако, в отличие от профессиональных продуктов Yamaha, характеристики ее весьма скромные, хотя и соответствуют требованиям, предъявляемым к платам начального уровня.
Если бы не проблемы, связанные с периодическим зависанием компьютера при нехватке системных ресурсов, возможно, Diamond Monster II, имеющий сравнительно невысокую цену, претендовал бы на одно из лучших мест в обзоре. Наличие эквалайзера делает плату очень привлекательной для использования в домашнем звуковоспроизводящем комплексе (связка аудиоцентр — компьютер). Monster можно смело рекомендовать любителям игр, не жалеющим средств на свое увлечение. Однако не забывайте следить за свободным местом на жестком диске!
 Рис.9. Новая аудиостанция от Turtle Beach способна взять на себя все функции музыкального центра |
Плата Montego II напоминает Monster Sound MX300 и по цене и по возможностям, так как и в той и в другой применен один и тот же набор микросхем. Правда, и проблемы с драйверами, ресурсами и дисковым пространством идентичные. А как же иначе! Montego II выгодно отличается от Monster большим количеством сопутствующих программ, но несколько проигрывает из-за более высокого уровня шума и невозможности подключения четырех АС. Если к тому же принять во внимание золоченые разъемы Monster, разница в цене явно не стоит того, чтобы отдавать предпочтение продукту Turtle Beach.
В заключение еще раз перечислим несколько основных черт, присущих звуковым платам на шине PCI. Основное их преимущество перед платами ISA — волновой синтез «по более низкой цене» (правда, за счет расхода части системной памяти). Все они, за исключением SB Live!, в той или иной степени эмулируют Sound Blaster Pro (жаль, что не SB 16) в режиме воспроизведения. А вот на запись эта эмуляция не распространяется. По сути, звуковые платы все больше утрачивают симметричность с точки зрения режимов записи/воспроизведения. Все протестированные платы не имеют аналогового микшера и допускают запись фонограммы лишь с одного источника сигнала.
В любом случае при выборе звуковой платы не следует забывать и об акустике, на которой вы будете оценивать сигнал, формируемый звуковой платой. В сбалансированной системе стоимость колонок может превышать стоимость звуковой платы в несколько раз. Но об этом мы поговорим в ближайших номерах... n
Редакция благодарит компании Creative Labs (Europe), «Белый Ветер — ДВМ», «Мультимедиа Клуб», НИКС и «Синтез» за предоставленные для тестирования звуковые платы.
Тестовая лаборатория выражает признательность П. Никулину за помощь при проведении измерений.
ОБ АВТОРАХ
Сергей Андреевич Андрианов — канд. техн. наук, Fidonet: 2:5017/11.40; pcworld@pcworld.ru
Константин Викторович Яковлев — координатор тестовой лаборатории, topgun@pcworld.ru
О качестве звука
Характеристики любой аппаратуры для записи/воспроизведения звука определяют качество формируемого сигнала. К ним в первую очередь следует отнести диапазон воспроизводимых частот, коэффициент нелинейных искажений и соотношение сигнал/шум. В полной мере эти параметры справедливы и для оцифрованного звука, который помимо указанных характеристик имеет еще и частоту дискретизации и разрядность. Как связаны между собой характеристики оцифрованного звука и традиционные параметры звукового сигнала?
Цифровая аппаратура состоит из аналоговых узлов, работающих с обычным аналоговым звуковым сигналом, а также аналого-цифровых (АЦП) и цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Классические электронные компоненты привносят в общую шумовую картину значительно меньше искажений, чем традиционные носители (магнитная лента, грампластинка) — основные источники снижения качества звука и помех. Цифровая форма хранения звуковой информации позволила избавиться от многих недостатков традиционной схемы представления звука, в том числе от эффекта ухудшения качества при перезаписи, но добавила свои специфические виды искажений.
Из-за того что величина сигнала принимает отнюдь не любое значение, а только ряд дискретных, появились искажения дискретизации (вследствие округления величины сигнала до ближайшего целого значения). По сути они являются нелинейными, однако в отличие от тех же искажений аналогового тракта наполняют спектр не суммарно-разностными частотами, а практически непрерывным спектром, близким к спектру белого шума (отчего и получили название «шумы дискретизации»). Уровень этих шумов зависит от разрядности представления звукового сигнала. Чем больше бит отводится на один отсчет, тем меньше «ступеньки» представления звука в дискретной форме, тем меньше, соответственно, шумы дискретизации и лучше соотношение сигнал/шум (см. врезку «О соотношении сигнал/шум»).
Звуковые отсчеты при представлении сигнала в цифровом виде выбираются с конечной частотой (частотой дискретизации), причем верхняя граница записываемого звукового диапазона согласно теореме Котельникова не может превышать половины этой частоты. В действительности же наивысшая записываемая частота будет несколько ниже. Это связано с тем, что идеальных схемотехнических решений (прежде всего это касается фильтров) не существует, а те из них, что имеют большую крутизну частотной характеристики, достаточно дороги. Таким образом, кроме погрешностей, вносимых аналоговыми цепями, ЦАП и АЦП, цифровому сигналу присущи специфические виды искажений, при этом ширина воспроизводимой полосы частот определяется частотой дискретизации, а соотношение сигнал/шум — разрядностью представления сигнала.
О соотношении сигнал/шум
Производители звуковых плат зачастую склонны указывать, мягко говоря, завышенную величину соотношения сигнал/шум. Стоит ли доверять таким цифрам?
Соотношение сигнал/шум зависит от разрядности изделия (см. врезку «О качестве звука»). На самом деле в некоторой степени оно зависит и от частоты дискретизации, вот только повышать таким образом это соотношение слишком накладно. Простой пример: удвоение частоты дискретизации улучшит это соотношение лишь на несколько децибел, тогда как увеличение вдвое разрядности — сразу на десятки децибел. Поэтому в реальных системах величину частоты дискретизации стараются выбирать максимально приближенной к удвоенной верхней частоте диапазона. В этом случае соотношение сигнал/шум определяется по формуле:
SNR = VSignal/VNoice = 6,02 5 N + C [дБ],
где N — разрядность сигнала (как правило,
составляет 8 или 16 бит);
С — коэффициент, который
в зависимости от сигнала может
принимать значения от - 15 до + 2 дБ.
Здесь и начинается самое интересное. Для синусоидального сигнала этот коэффициент равен 1,7 дБ, а величина соотношения достигает практически максимального значения. Именно это значение коэффициента и имеют в виду разработчики, когда указывают соотношение сигнал/шум для своего изделия. В действительности для типовых музыкального и речевого сигналов это значение лежит вблизи его нижней границы. Итак, от заявленных 98 дБ (для 16-битного устройства) реально остается лишь около 84—86 дБ. Не так уж и плохо! Но на этом борьба за «лишние» децибелы пресловутого отношения не заканчивается. Любая система обладает некоторой перегрузочной способностью — умением без искажений передавать сигнал, превосходящий его максимально допустимый уровень. Причем если в аналоговой технике, как правило, такое превышение сопровождается плавным ростом коэффициента искажений, то для цифровой зависимость эта куда более резкая. Таким образом, отведем на перегрузочную способность еще 6—12 дБ. Оставшиеся 74—78 дБ вполне соответствуют соотношению сигнал/шум при воспроизведении аудиодисков. А вот звуковым платам до этих значений пока далековато. Корпус компьютера — отнюдь не самое удачное место для размещения чувствительных звуковых цепей. Одна наводка неприятнее другой. В этом и заключается парадокс, с которым приходится считаться и который требует принятия экстренных мер. Реально указанных выше цифр удается добиться, применяя аналоговые цепи, ЦАП и АЦП, расположенных вне компьютера, как это и происходит в профессиональной аппаратуре. Отклонение записанного цифрового сигнала от входного аналогового в результате дискретизации (округления) не должно превышать 1/2 единицы младшего разряда. На деле тракт обработки сигнала большинства звуковых плат среднего уровня привносит около 3 единиц младшего разряда паразитного шумового сигнала, что отнимает у соотношения сигнал/шум еще 20 дБ. В итоге — около 55 дБ на выходе. Вот он, близкий к истине результат. Сравните его с характеристиками не самых плохих образцов бытовой аналоговой звуковоспроизводящей аппаратуры из нашего недалекого прошлого (первый класс по старой советской классификации).
В помощь покупателю
Cемпл (Sample), образец — набор оцифрованных фаз звучания того или иного музыкального инструмента, который используется для волнового синтеза.
Таблично-волновой синтез (Wave Table Synthesis) — способ синтеза звука, при котором звук реальных инструментов оцифровывается, разбивается на фазы и записывается в ПЗУ или в файл с последующей загрузкой в ОЗУ. Для воспроизведения той или иной ноты из памяти считываются оцифрованные образцы отдельных фаз звучания, далее они масштабируются, а затем из них синтезируется звук нужной высоты. К основным достоинствам этого синтеза следует отнести достаточно точную имитацию звучания реальных инструментов.
Шина (Bus) — магистраль, соединяющая центральный процессор и оперативную память компьютера с периферийными устройствами. В настоящее время наиболее распространены ISA — 16-разрядная шина, появившаяся вместе с IBM AT 286, и 32-разрядная PCI — ровесница процессора Pentium. Первая работает на частоте 8 МГц и обеспечивает скорость передачи данных в несколько мегабайт в секунду, вторая — на 32 МГц и обладает пропускной способностью более сотни мегабайт в секунду.
FM-синтез (FM-synthesis) — способ синтеза, при котором звук получается в результате взаимной модуляции сигналов нескольких генераторов. FM-синтез позволяет варьировать параметры сигнала в довольно широких пределах, получая в результате совершенно необычные звуковые оттенки, однако лишь незначительная доля из огромного разнообразия образуемых комбинаций оказывается более или менее благозвучной. В ПК нашли применение весьма примитивные FM-синтезаторы, главной особенностью которых является совместимость с первыми звуковыми платами Adlib и Sound Blaster. Естественно, их звук сегодня способен удовлетворить лишь совсем непритязательного слушателя.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface), цифровой интерфейс музыкальных инструментов — протокол, по которому осуществляется обмен информацией между цифровыми музыкальными инструментами (синтезаторами, клавиатурами, секвенсерами и другими). Полностью описывает состояние всех органов управления инструментом. MIDI-файл представляет собой, по сути дела, партитуру со всеми нюансами исполнения во время сеанса записи (переключение регистров, изменение модуляции, громкости и т.д.).
MIDI-файл передает все особенности живой игры на электронном инструменте, при этом он довольно компактен по размерам (десятки Кбайт). Однако в нем полностью отсутствует какая-либо информация о тембре звука, хотя и известно, какому именно инструменту этот звук принадлежит (фортепьяно, гитара, скрипка, тромбон — всего 128 различных инструментов). Из-за этого музыкальные произведения, записанные на одной звуковой плате (с определенным набором семплов), могут неважно звучать на другой или даже на той же, но с иным набором семплов.
Wav — один из распространенных форматов оцифрованного звука. Wav-файл отличается большим объемом. Так файл CD-качества занимает примерно 10 Мбайт на каждую минуту звучания.
Искажения при перегрузке входного АЦП
При оцифровке аналогового сигнала очень важно не допустить перегрузки входного преобразователя. В противном случае резкое увеличение коэффициента гармонических искажений приводит к появлению высокочастотной составляющей в результирующем сигнале, искажая его спектр, что весьма отчетливо воспринимается на слух. Все это справедливо лишь в том случае, когда входной АЦП работает с ограничением по «насыщению» (при превышении максимального уровня на выходе сигнал выравнивается по этой пороговой величине).
Однако встречаются случаи, когда АЦП начинает работать некорректно, не ограничивая сигнал «сверху», а просто отбрасывая старший разряд. В этом случае при малейшем превышении порогового значения амплитуда сигнала помехи равняется максимально допустимой амплитуде полезного сигнала, а спектр сигнала искажений существенно нарушает общую звуковую картину.
 Вид искаженного сигнала при ограничении по «насыщению» (входной сигнал — синусоида) |
 Вид сигнала помехи при ограничении (амплитуда помехи равна разнице между амплитудой входного сигнала и максимально допустимой амплитудой) |
 Вид искаженного сигнала при «насыщении» в отсутствие ограничения «сверху» (входной сигнал — синусоида) |
 Вид сигнала помехи при отбрасывании старшего разряда |
К вопросу об измерении АЧХ
Амплитудно-частотные характеристики измерялись отдельно для каналов записи и воспроизведения (рис. C, D). В режиме воспроизведения дополнительно определялась характеристика звуковой платы Montego II с включенным эквалайзером при нейтральном положении регуляторов. Все измерения производились при работе плат в режиме 16 бит, 44100Гц, Stereo.
При воспроизведении сигнала с частотой, близкой к половине частоты дискретизации, наблюдались биения выходного сигнала, среднее значение амплитуды которого показано на рис. D сплошной линией, а диапазон амплитуды биений — пунктиром того же цвета.
Природа биений отражена на рис. A, где вверху показан входной сигнал, под ним — мгновенные значения величины сигнала в моменты дискретизации, т.е. тот же сигнал в оцифрованном виде, а внизу — оцифрованный сигнал, пропущенный через фильтр Баттерворда четвертого порядка. Как видно из рисунка, амплитуда сигнала в некоторые моменты времени уменьшается до нуля. Ограничить диапазон пульсаций в звуковых платах удается благодаря применению фильтров более высокого порядка, а также нелинейных преобразователей.
На рис. B показан спектр сигнала реальной звуковой платы при воспроизведении сигнала с частотой, близкой к половине частоты дискретизации. Полоска наивысшей частоты и наибольшей амплитуды соответствует исходному сигналу, а остальные — сигналу искажений, в данном случае биения сигнала. Небольшой всплеск на нижних частотах — низкочастотный шум, проявляющийся и в отсутствие полезного сигнала.
 Рис. A. Биения выходного сигнала |  Рис. B. Спектр сигнала с частотой, близкой к половине частоты дискретизации (режим воспроизведения) |
 Рис.C. Результаты измерений АЧХ записи |
 Рис.D. Результаты измерений АЧХ воспроизведения |