Музыка нас связала: Звуковые подсистемы современных ПК

Современный компьютер просто невозможно представить без звуковой составляющей. Она нужна всем — и заядлым игроманам, и аудиофилам, и, конечно, обычным пользователям ПК. Пожалуй, сейчас трудно найти системную плату, не оснащенную встроенным звуковым трактом. Более того, такой звук с каждым годом становится все более качественным и совершенным, ведь компьютерные технологии постоянно развиваются.

Однако были и другие времена. Увы, в момент появления первого IBM PC никто даже и предположить не мог, что от компьютера потребуется воспроизведение звука, ведь тогда эти машины были предназначены исключительно для расчетов.

Впрочем, динамик тогда в компьютерах был. Однотональный громкоговоритель сигнализировал об ошибках системы, хотя с появлением первых игр разработчики пытались использовать его для более «высоких» нужд, заставляя проигрывать несложные однотонные мелодии. В результате получалось весьма примитивное звучание, громкость которого была неуправляемой.

В 1983 г. компания IBM выпустила модель PCjr, предназначенную для домашних пользователей. Усовершенствований было много, и самым заметным из них стало появление генератора звука на основе микросхемы Texas Instruments SN76496, которая тогда широко использовалась в приставках Sega, а также в компьютерах Commodore и некоторых других. Увы, коммерческого успеха этот проект не имел — машина стоила дорого и имела определенные проблемы с совместимостью, поэтому в 1985 г. ее выпуск был прекращен.

Пожалуй, датой рождения звуковой карты в современном представлении можно считать 1986 г. Именно тогда разработчики фирмы Covox Inc. решили попробовать задействовать LPT-порт компьютера, подключив к нему простейший цифроаналоговый преобразователь. Это устройство, стоившее около 70 долл., получило название Covox Speech Thing.

Оно быстро набрало популярность, и уже через пару лет большинство разработчиков игровых приложений ориентировались именно на него, а драйверы, перенаправлявшие звуковой поток в принтерный порт, включались в Windows вплоть до версии Windows 98.

Кстати, покупать этот девайс вскоре стало моветоном — пользователи ПК быстро разобрались, что к чему, и стали изготавливать «Ковокс» самостоятельно, благо что особого труда это не составляло. Интересно, что в нашей стране про существование оригинала никто и не подозревал — все отечественные «Ковоксы» были «самопальными». После появления в начале 1990-х г. двунаправленной версии LPT под названием EPP умельцы стали дополнять схему входным АЦП, что позволяло не только воспроизводить, но и записывать звук.

В 1987 г. малоизвестная сингапурская компания Creative Technology выпустила устройство, именуемое Creative Music System (C/MS), в основе которого лежали два чипа Philips SAA1099. Эта карта уже имела настоящий стереовыход, однако всерьез нововведение никто не воспринял, ибо стоила она совсем недешево. Однако компания не спешила уходить с развивающегося рынка, и в 1989 г. возникла знаменитая торговая марка Sound Blaster, на целое десятилетие ставшая фактически синонимом названия «звуковая карта». Первая версия умела воспроизводить заранее созданные файлы и даже записывать их. Правда, с невысоким качеством — 8-битный монозвук с частотой дискретизации 22 кГц. Но и эти возможности пришлись пользователям по душе. Кроме того, именно в первой Sound Blaster появились гейм-порт и порт MIDI, надолго ставшие стандартом для всех звуковых адаптеров.

В версии Sound Blaster Pro была реализована поддержка CD-дисковода, а в модели Sound Blaster 16 добавилась возможность использования «волновых таблиц» и полноценного звука формата Audio CD. Популярности Sound Blaster сильно поспособствовала и корпорация Microsoft, включившая в 1991 г. эту карту в спецификацию Multimedia PC и выпустившая специальные API под названием Direct Sound для программной поддержки Sound Blaster 16 и ее потомков. В дальнейшем они вошли в состав DirectX, с чего, собственно, и началась история игр на платформе Windows. До этого компьютерные игры на PC работали только в DOS-режиме, позволявшем программисту непосредственно управлять аппаратными ресурсами. Впрочем, возможности DireсtX применялись не только там, их также заимствовали ученые и инженеры для своих программ.

Тем временем в компьютерах получила распространение шина PCI, которая была существенно быстрее старой ISA. Это дало возможность размещать сэмплы в основной памяти компьютера в практически неограниченном количестве. Creative сначала оказалась не готова к этой революции и около полутора лет промолчала, лишь в середине 1998 г. выпустив две PCI-модификации отлично зарекомендовавшей себя AWE64.

В том же году компания Creative представила карту Sound Blaster Live!, которая помогла ей восстановить свое былое величие. Главным нововведением оказалась технология EAX, которая позволила значительно усовершенствовать пространственные эффекты в результате создания виртуальной звуковой среды окружения.

В свою очередь, в 1997 г. корпорация Intel приступила к разработке спецификации AC’97, вводившей новые стандарты для аудиочипов, распаянных на системных платах. Изначально стандарт имел интересную особенность: спецификация предлагала сразу несколько возможных вариантов реализации — от полностью аппаратного до программного. Последний вариант перекладывал большую часть функций на центральный процессор, а аппаратная часть фактически состояла из одних аналоговых компонентов с линейным выходом, поддерживающим наушники или маломощные колонки.

Стандарт практически неизменно просуществовал до 2004 г. К тому времени Intel решила, что возможности AC’97 не отвечают возросшему уровню технического прогресса. В результате появилась спецификация Intel High Definition Audio, поддерживающая до восьми звуковых каналов с кодировкой 192 кГц/32 бита. Поначалу производители отнеслись к нововведениям без особого энтузиазма, поэтому многие фирмы долгое время выпускали платы с поддержкой одного только AC’97. Впрочем, сейчас этот кодек уже не встречается — изготовители системных плат давно осознали, что к качеству звуковой составляющей стоит отнестись со всем уважением.

Чем же хороши современные звуковые кодеки, входящие в состав системной платы? Пожалуй, самый последний тренд в области встроенного звука — использование микросхемы Realtek ALC1150. Производители именуют такое решение по-разному. Например, компания ASRock применяет гордое словосочетание Purity Sound, которое объединяет аппаратные и программные решения, а также новые технологии, ориентированные на требовательных меломанов. Такое решение обеспечивает поддержку 7.1 CH HD Audio и имеет два усилителя на базе чипов TI NE5532, один из которых (Differential Amplifier) предназначен для вывода сигнала на колонки, а другой — (Premium Headset Amplifier) — служит для работы с наушниками, имеющими сопротивление до 600 Ом.

Используемая технология Direct Drive предполагает отказ от традиционных конденсаторов — вместо обычных применяются специальные конденсаторы WIMA и ELNA, встречающиеся в профессиональной аудиоаппаратуре. Все элементы аудиоподсистемы изолированы на уровне слоев PCB, что должно позитивным образом повлиять на качество выходного сигнала.

И наконец, DTS Connect — система кодирования звука в один многоканальный поток формата DTS Digital Surround и вывода его через S/PDIF. DTS Connect, являющаяся прямым аналогом Dolby Digital Live, дает более качественный звук (сжатие производится до 1500 кбит/c против 640 кбит/c у DDL) и поддерживает стандарт 7.1, а не только 5.1. Сколько это стоит? Это предоставляется абсолютно бесплатно, ведь Realtek ALC1150 устанавливается во все современные системные платы.

Впрочем, несмотря на повсеместное использование интегрированных в системную плату звуковых чипов, производители не собираются отказываться от выпуска дискретных решений, обеспечивающих на порядок более чистый и качественный звук, чем их интегрированные собратья. Давайте посмотрим, что они предлагают.

Старейший игрок на рынке компьютерных мультимедиа-устройств продолжает продвижение своей звуковой карты под названием Creative Sound Blaster ZxR. Стоит она недешево, от 15 тыс. руб., но наверняка порадует настоящих меломанов отличным качеством звука.

В комплект поставки входят основная и дочерняя платы, проводной блок управления и коммутации, а также соединительные провода. На основной плате организован выход на высококачественных компонентах — ЦАП PCM1794 для фронтального выхода и наушников с использованием сменных ОУ и дополнительными каналами для конфигурации 5.1 на ЦАП PCM 1798. На дочерней плате DBPro, не требующей соединения с системной платой, организованы оптический цифровой вход и выход, а также линейные входы, обслуживаемые с помощью АЦП PCM 4220.

Есть и внешняя экранировка, хотя, скорее всего, подобное решение носит маркетинговый характер. Состоит она из большого черного кожуха, на котором расположены красные декоративные вставки. Теоретически, такой экран должен изолировать чувствительные компоненты от внешнего электромагнитного излучения.

По сути, эта звуковая карта нацелена на профессиональных пользователей: для микрофона и наушников установлены 6,3-мм разъемы, также есть и RCA-выходы стерео для подключения усилителя, ресивера или просто пары активных мониторов. Завершают набор интерфейсов два 3,5-мм гнезда для центральной колонки и тыловых сателлитов в системе 5.1.

В случае, если этого набора интерфейсов окажется недостаточно, к основной плате можно подключить дочернюю, DBPro, которая займет еще один слот и предоставит вход и выход Toslink, а также два входа RCA.

Интересное решение — для смены режимов колонки-наушники и переключения режимов работы усилителя используются не электронные ключи, а электромеханические реле. Это действительно предпочтительнее, так как уменьшается влияние на сигнал. Отдельного упоминания заслуживает мощный усилитель TI TPA6120A2, предназначенный для работы с наушниками, — проверенное решение, обеспечивающее минимальные искажения.

Не обделены и владельцы мобильных компьютеров — для них предлагаются аудиоустройства, подключаемые посредством интерфейса USB. Кстати, довольно интересно, что внешних звуковых карт на рынке представлено куда больше, чем внутренних. Среди производителей можно выделить такие компании, как Creative, ASUSTeK, Focusrite, Native Instruments, ESI и др.

Пожалуй, наиболее интересным вариантом средней ценовой категории является карта Creative Recon3D, обладающая неплохой функциональностью при умеренной цене (3000 руб.). Это устройство подходит и для компьютеров (PC и Mac), и для игровых консолей (Xbox 360 и PlayStation 3).

В основе модели лежит четырехъядерный процессор Sound Core3D, в котором применены следующие технологии:

— THX TruStudio Pro Surround, позволяющая реализовать объемный звук даже на обычной стереосистеме;

— CrystalVoice, отвечающая за набор звуковых эффектов, который расширяется и пополняется в каждой новой модели звуковых карт производства Creative; кроме того, здесь реализованы шумоподавление (Noise Reduction), нормализация (выравнивание громкости, SmartVolume), устранение эха при голосовом общении (Acoustic Echo Cancellation);

— Scout Mode, предназначена для любителей поиграть в «стрелялки» вроде Battlefield, где важно вовремя засечь расположение противника, — производитель утверждает, что звук в этом режиме преобразуется таким образом, что врагов можно услышать раньше, чем обычно.

Существуют и бюджетные решения, к числу которых можно отнести ASUS Xonar U1 Audio Station. Несмотря на невысокую цену (чуть больше 2000 руб.), модель обеспечивает поддержку всех открытых игровых API. Устройство имеет солидную подборку эффектов (Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic IIx, Dolby Digital Live) с добавкой в виде Xear 3D Virtual Speaker Shifter (этот фильтр позволяет перемещать громкоговорители виртуальной многоканальной системы, подстраивая звуковую сцену), а также шумоподавитель для микрофона. Кстати, сам микрофон докупать не придется, он входит в комплект поставки. А вот USB-кабеля в коробке нет — он встроен прямо в Xonar U1. Корпус у девайса необычный, выполненный как бы в виде двух перевернутых чашек (без ручек, конечно), одна из которых вставлена в другую. Верхняя часть, вращающаяся вокруг оси, служит регулятором громкости. Единственная кнопка устройства многофункциональна: при однократном нажатии отключается звук (mute), а двойное равноценно включению предустановки Hi-Fi — отключаются все фильтры. Входы и выходы реализованы на 3,5-мм коннекторах TRS, аналоговый выход совмещен с цифровым (S/PDIF, поддерживается формат DD 5.1).

Давайте подведем итоги. Несмотря на то что практически все современные системные платы имеют встроенную аппаратную поддержку многоканального звука, многие пользователи рано или поздно начинают задумываться об ее модернизации. Сделать это можно двумя путями — либо установить в ПК дискретную звуковую плату, либо использовать какой-либо из внешних звуковых процессоров нового поколения, подсоединяемый к компьютеру через порт USB. Впрочем, касается это, пожалуй, лишь тех, кто хочет получить действительно качественный звук, свободный от искажений, причем одной только заменой аудиотракта здесь не обойтись. Потребуются соответствующие колонки или наушники, кабели и многое другое. Впрочем, в большинстве случаев для игр или просмотра видео встроенного решения, скорее всего, окажется более чем достаточно.