Современные интегрированные аудиорешения: на горизонте шторм

Введение

До недавнего времени интегрированному звуку не придавали особого значения. Он просто был. Был неким дополнением к возможностям материнской платы, а посему и рассматривался соответствующе. Тем не менее, незаметно развиваясь, интегрированная аудиоподсистема вскоре вытеснила с рынка все дешевые "звуковухи" и даже вплотную подобралась к серьезным аудиокартам. Иные пророки уже предсказывают скорую кончину стандартных звуковых карт как класса, приводя в пример аудиорешение от компании NVIDIA. Но если со стороны NVIDIA можно усмотреть прямого конкурента доминанту рынка потребительских аудиокарт, каковым, без сомнения, является компания Creative, то со стороны VIA, с ее усовершенствованной версией аудиоконтроллера для системных плат Envy24PT – претендента на профессиональный сегмент рынка (достаточно вспомнить, что предыдущая версия контроллера ICE1712 использовалась во многих профессиональных картах начального уровня).
Интегрированный звук перешел в наступление – это заметно даже невооруженным глазом. Однако странно, что в российском рунете этому уделяется крайне мало внимания. Создается впечатление, что российскому пользователю этот вопрос неинтересен. В то же время на многих западных "хардвердных" сайтах темы интегрированного аудио волнуют очень многих и широко обсуждаются в конференциях. Наверное, отчасти по этой причине, взявшись за написание данной статьи, я решил восполнить некоторые пробелы.
Вклад Intel: откуда "ноги растут"

В начале был ISA. ISA родил PCI и вскоре почил. С приходом PCI появились материнские платы, оснащенные собственными интегрированными PCI-аудиоконтроллерами, которые, однако, в силу своей дороговизны особого распространения не получили. Такие аудиоконтроллеры нашли свое место на отдельных звуковых платах. Однако сама идея интегрированного звука витала в воздухе. Вскоре за эту идею ухватилась компания Intel, предложившая возложить функции по обработке звукового контента на центральный процессор компьютера. Было ясно, что процессор, работающий в большинстве задач, как говорится, "в пол силы", справится с дополнительной нагрузкой. Таким образом, отдельным элементом остался лишь блок преобразователей, выполняющий функции согласования с акустическими системами и внешними источниками аудиосигналов. Ряд стандартов и спецификаций Intel, закрепляющих эту идею, был вскоре принят и взят за основу всеми теми компаниями, которые занимались разработкой наборов системной логики и аудиокодеков. Так появилась регламентирующая спецификация AC-Link стандарта AC'97, описывающая последовательный цифровой интерфейс связи аудиоконтроллера с преобразователями. Компании Intel удалось унифицировать цифровую часть, отделив ее от аналоговой. Замечу, что помимо связи с аудиокодеками интерфейс AC-Link обеспечивает взаимодействие с портами AMR и CNR (у VIA – ACR), однако какой-то особой популярности эти разъемы для внешних плат не получили, в результате чего практически перестали появляться в составе современных системных плат.
В спецификации Intel, регламентирующей особенности контроллера ввода-вывода (Input/Output Controller Hub), поддержка последовательного интерфейса AC-Link стала неотъемлемой частью Южного моста всех разрабатываемых чипсетов компании. Точно такого же взгляда решили придерживаться и VIA, и SiS. Но, как говорится, всегда найдется кто-то, кого не устроят рамки стандартов и спецификаций. Таким рационализатором оказалась компания NVIDIA, решившая несколько видоизменить Южный мост, реализовав в некоторых разновидностях своих чипсетов семейства nForce модуль аудиопроцессора (о чем я расскажу несколько позже).
Совершенно очевидно, что качество звучания интегрированного на системную плату аудио зависит не от цифровой части, а от аналоговой (т.е. от выбранной производителем микросхемы AC'97-кодека). По стандарту AC'97 кодек состоит из двух функциональных блоков. В первом реализован аппаратный цифровой интерфейс с AC-Link, обеспечивающий распределение аудиоданных, и схема управления кодеком. Во втором сосредоточена аналоговая часть, схемы микширования и усиления, обслуживание входных и выходных разъемов. Блоки взаимодействуют между собой посредством преобразователей, которые конвертируют сигналы аналоговой формы в цифровую и обратно. Набор функциональных особенностей, которыми должен обладать любой AC'97-"кэмплайэнт" кодек подробно описан в пункте 2.3 спецификации. Полагаю, нет какой-то особой необходимости заниматься перечислением всех стандартных возможностей и пунктов спецификации, дабы не "спускаться" до стиля изложения "Вестника РАН".
Казалось бы, если есть достаточно четкая регламентация, то драйвер становится универсальным, т.е. подходящим к любому "кэмплайэнт" кодеку. Однако, несмотря на четкие рамки спецификации, описывающей множество требований, некоторые из них просто рекомендованы к реализации. Так что здесь производитель кодека волен выбирать, какой набор расширенных функций включить, а какой нет. По этой причине мы и видим некоторое разнообразие AC'97-кодеков. К примеру, в микросхему кодека может быть включен усилительный каскад, блок частотных фильтров (для управления тембрами), схема расширения стереобазы (3D Stereo Enhancement), средства согласования с цифровыми (S/PDIF) выходами, и пр. Для управления заложенными в кодек возможностями стандарт AC'97 предусматривает ввод пользовательских команд по универсальной интерфейсной шине GPIO (General Purpose Input/Output). "Ввод" предусматривает варьирование настройками в программной панели управления звуком. Что еще. Любой кодек должен поддерживать режим каскадирования (наращивания) кодеков. К примеру, в некоторых аппаратных средствах мультиканальность достигается путем простого сопряжения нескольких стереокодеков, а чтобы какой-то конкретный кодек "знал", что данный аудиоконтент предназначается для него, кодеку присваивается уникальный идентификатор. Именно по такому принципу построены все платы расширения, на которые производители выносят разъемы для подключения тыловых каналов и сабвуфера.
Замечу, что сколь-либо интересные и функциональные кодеки на материнских платах практически не встречаются. Производители системных плат зачастую выбирают те кодеки, стоимость которых кажется им более привлекательной.
Самый популярный кодек: "Вы его знаете"

Действительно, если есть, к примеру, самая популярная марка сигарет, то отчего бы ни быть самому популярному кодеку? Разглядывая "аудиовнутренности" множества современных системных плат, я пришел к выводу, что на сегодняшний день таковым является ALC650 от компании Realtek. Именно эта микросхема используется абсолютным большинством производителей материнских плат.


Проверено: Realtek ALC650 – самый популярный кодек

ALC650 представляет собой 18-бит полнодуплексный шестиканальный AC'97-кодек, разработанный специально для мультимедийных систем на базе ПК. Понятно, что в данном контексте словосочетание "разработанный для" как-то заведомо говорит о невысоком классе сего кодека, об ориентированности его на потребительский сегмент рынка (low-end). Однако сегодняшний low-end не чета тому, что был вчера. Судите сами, заявленное производителем соотношение сигнал/шум для него составляет 90 дБ, что довольно-таки неплохо для "массового" кодека (спектрограммы для ALC650 Вы сможете найти в главе "тестирование"). В его схеме предусмотрено три пары стереовыходов с независимой регулировкой громкостью. Кодек оснащен собственным усилителем (50 мВ / 20 Ом) для головных телефонов, что сокращает список использующихся электронных компонентов платы, и, следственно, снижает общую себестоимость. Конечно, вариант интегрирования усилителя в один DIP-корпус выгоден только с точки зрения производства. Из отрицательных черт такого подхода можно выделить дополнительный нагрев микросхемы и ухудшение качества звучания вследствие взаимных наводок внутрикорпусных элементов. Однако два главных достоинства ALC650 (с точки зрения производителей системных плат), – низкая стоимость и совместимость с громадным списком чипсетов, перекрывают все основные недостатки. Кодек также хорошо работает с Intel 810/815/820/845, как и с чипсетами от VIA/SIS/ALI. Давайте взглянем на главные особенности ALC650.

Главные особенности Realtek ALC650:

Соотношение сигнал/шум не менее 90 дБ;
18-бит АЦП и 20-бит шестиканальный ЦАП;
Четыре вспомогательных аналоговых стереовхода, предназначенных для подключения внутрикомпьютерных аудиоисточников (LINE_IN, CD, VIDEO, AUX);
Два вспомогательных аналоговых монофонических входа (для PC_BEEP и PHONE_IN);
Монофонический выход;
Стереовыход;
Один стандартный микрофонный вход плюс один специализированный вход Front-MIC (выбираемый программно);
Линейный вход, запараллеленный с выходом Surround; MIC1 и MIC2 делят функции с выходами Center и LFE;
Схема расширения стереобазы (3D Stereo Enhancement);
Функция отключения внешнего усилителя;
Цифровой S/PDIF-выход (S/PDIF-вход реализован в поздней редакции ("Е") кодека).

Кодек Realtek ALC650 составляет наиболее сильную конкуренцию многим аналогичным микросхемам от других производителей. Совершенно очевидно, чтобы какой-то другой микросхеме достичь большей или хотя бы такой же популярности, ее производителю необходимо предоставить не только больше функциональных возможностей, но и обеспечить высокое качество звучания за гораздо меньшие деньги. А это, пожалуй, уже из области фантастики. Как бы то ни было, новые разработки кодеков появляются, а проблемы конкурентоспособности решаются путем применения данных микросхем в системных платах самих производителей кодеков. Яркий пример – компания VIA.
Решения VIA: "виниловое" аудио

В компании VIA давно поняли то, что рядовые потребители используют свои компьютеры в большей степени как средства развлечения, нежели как инструмент для ввода текстов. Возросшие способности ПК по качественному воспроизведению и записи аудио, озвучиванию игр с эффектами окружения и мн.др. подтолкнули VIA к созданию своего подразделения по работе со звуком. Данная компания, больше известная как разработчик системной логики, выпустила за последние два года столько проектов, сколько иной производитель выдает за все время своего существования. Секрет освоения новых территорий VIA прост. После покупки ICEnsemble, компании специализирующейся на производстве аудиоконтроллеров, VIA создала специальное подразделение, которое и занялось аудиопроектами.


Для VIA Apollo KT400 компания разработала комбинацию программно-аппаратных аудиорешений, присвоив проекту оригинальное название Vinyl Audio (для микросхемы VT1616 – "Vinyl Audio Six-TRAC", для VT1616A – "Vinyl Audio"). Новый Южный мост VIA VT8235, в который включен полный коммуникационный пакет, характеризуется также поддержкой шестиканального Surround Sound AC'97 посредством цифрового интерфейса AC-Link. В части обеспечения звука VT8235 не оснащен собственным модулем APU, какой мы видим у NVIDIA nForce, и по сей причине он проигрывает последнему во многих сервисных возможностях. Кроме того, отсутствие аппаратной обработки аудиопотоков отражается на общем снижении быстродействия компьютера.


Южный мост VT8235 – главный элемент "аудиомозаики" от VIA

Каким бы ни был Южный мост, он является лишь цифровой частью интегрированной аудиоподсистемы. Обеспечение качества звучания целиком ложится на аналоговые элементы, располагающиеся на "другой стороне Моста". Желание любого производителя – как можно шире использовать свою элементную базу при проектировании, было воплощено в разработке собственного AC'97-кодека, микросхемы VT1616. Именно им VIA, так сказать, "замкнула круг" от KT400 и VT8235 к аудиовходам/выходам через VT1616. Кодек сочетает в себе как АЦП, так и ЦАП и может конкурировать с наиболее популярным на сегодняшний день кодеком Realtek ALC650.

Главные особенности VT1616:

Шестиканальный ЦАП и стерео АЦП с разрешением 18-бит;
Изменяемая частота сэмплирования с разрешением 1 Гц по всем каналам;
Интегрированный линейный усилитель IEC958 для S/PDIF;
Аппаратный даунмиксинг мультиканального контента на пару каналов;
Расширение стереобазы для моделирования окружения;
Четыре стереофонических и два монофонических аналоговых линейных входа;
Схема внешнего управления усилителем.


">
Аудиокодек VIA VT1616

VT1616 может одновременно преобразовывать шесть аудиоканалов с разрешением 18 бит. Для своего нового кодека VIA заявляет соотношение сигнал/шум порядка 97 дБ, если он работает в качестве компонента отдельной аудиокарты (в этом случае предполагается, что VT1616 работает в паре с аудиоконтроллером VIA Envy24, о котором я достаточно подробно рассказывал в прошлых статьях). В "шумном" окружении материнской платы заявленное соотношение SNR достигает лишь 90 дБ (что далеко неплохо для low-end-кодека). Для достижения определенной чистоты сигналов, а также для уменьшения выделения тепла в схеме VT1616 отсутствует встроенный усилитель для наушников, ввиду чего маркетологи VIA назвали эту архитектуру "CoolAmp".


Упрощенная блок-диаграмма аудиокодека VIA VT1616

Схема VT1616 способна осуществлять аппаратный даунмиксинг каналов, что, в свою очередь, снимает нагрузку с центрального процессора компьютера. Памятуя о том, что маркетологи VIA зря свой хлеб не едят, на сайте компании я обнаружил название и для этой технологии – DualMax (скромно и как-то туманно). Проще говоря, DualMax представляет собой технологию объемного звучания, с помощью которой мультиканальный контент виртуализируется для последующего воспроизведения через наушники или пару колонок, что немаловажно в первую очередь для геймера. Стоит заметить, что у подавляющего большинства стандартных аудиокодеков эта функция реализуется программно. Производитель уверяет, что преимущества аппаратного подхода легко ощутимы на слух: звук более чист и насыщен, не в ущерб качеству звучания. Более того, VIA заявляет, что те платы, в которых используется VT1616 могут продуцировать звук более высокого качества, нежели платы на nForce2 с "массовыми" кодеками. Как всегда нам не объяснили подробно, какие именно кодеки имелись в виду, но очевидно намек был на Realtek ALC650.
Путь NVIDIA: интегрированному APU быть!

И все же, несмотря на то, что с приходом интегрированного аудио практически все функции по обработке звука легли на центральный процессор компьютера, работы над созданием дополнительного аудиопроцессора не прекращались. Дело в том, что с появлением достаточно ресурсоемких задач (таких как кодирование потоков Dolby Digital, обеспечение трехмерного позиционирования с использованием сложнейших математических алгоритмов и пр.), мощности центрального процессора становилось, мягко скажем, уже не совсем достаточно, чтобы полноценно заниматься аудио. Не будем забывать, что полная загрузка ЦПУ особенно заметна при воспроизведении DVD-фильмов, например. Вскоре компанией NVIDIA был предложен модуль аудиопроцессора (APU; Audio Processor Unit), интегрированный в Южный мост набора микросхем nForce. На сегодняшний день аудиопроцессор от NVIDIA не только составляет реальную конкуренцию звуковой карте Creative Audigy2, но в реализации некоторых функций он ее даже превосходит.
Предложение NVIDIA родило спрос со стороны компании Microsoft, выбравшей nForce APU для игровой приставки X-box. Наверное, это далеко не случайно, ведь наряду с мощной аппаратной частью, аудиопроцессор обеспечивает поддержку большого списка программных интерфейсов, использующихся в современных играх: DirectSound, DS3D, EAX 1.0, EAX 2.0, I3DL2, ASIO и OpenAL. Как видим, здесь отсутствует лишь поддержка EAX 3.0 (EAX Advanced HD), но на сегодняшний день, данный API доступен лишь для звуковой карты Audigy2.
К сожалению, материнские платы на nForce работают только с процессорами компании AMD. На мой вопрос представителю NVIDIA, планируется ли выпуск чипсетов nForce для платформ на базе процессора Intel, был дан приблизительно такой ответ: "NVIDIA рассматривает такую возможность, однако в ближайшей перспективе таких планов у компании нет".
Стоит заметить, что далеко не все наборы системной логики nForce, на которых базируются материнские платы, оснащаются собственным модулем аудиопроцессора, хотя APU является частью первого и второго поколения чипсетов nForce. В классификации NVIDIA, устройства, отвечающие за обработку аудиовизуального контента, а также за обеспечение коммуникационных возможностей, носят название "Media and Communication Processors" (сокращенно MCP). Южные мосты nForce MCP, оснащенные модулем APU и SoundStorm, являются своего рода "мостами" между играми и реальностью. Будучи частью чипсета, модуль APU использует пять внутренних процессоров для обработки аудиопотоков. Такие мощные комплексные аппаратные решения адресованы в первую очередь для тех, кто хочет видеть в своем компьютере нечто большее. Позволю привести сравнительную таблицу с сайта NVIDIA (привожу "as is", с некоторыми пояснениями под таблицей), в которой приведены основные возможности аудиопроцессора NVIDIA APU и SoundStorm (английский вариант таблицы доступен по адресу):

 Возможность NVIDIA nForce/nForce2 APU NVIDIA SoundStorm
 DSP- или аппаратно ускоренные 2D-голоса (стерео) 256 голосов 256 голосов
 DSP- или аппаратно ускоренные 3D-голоса (стерео) 64 3D голосов 64 3D голосов
 Аппаратные субмикшеры* DX8 32 аппаратных субмикшера 32 аппаратных субмикшера
 Ускорение DLS2 + +
 Поголосный параметрический эквалайзер** + +
 Прохождение и взаимодействие звука с препятствиями + +
 Эффекты ближайшего поля + +
 Искусственное эхо EAX2 и I3DL2 + +
 Глобальные эффекты (искусственное эхо, хор и т.д.) + +
 Динамики 2 динамика 2, 4 или 6 динамиков
 Входы Microphone/Line + +
 Интерфейс SPDIF Нет +
 ПО и утилиты Базовый набор Расширенный набор
 Аппаратное кодирование Dolby Digital Нет +

* субмикшер – это смеситель множества голосов, которые он может перенаправить голосовому процессору для трехмерного позиционирования и добавления специфических эффектов;
** поголосый параметрический эквалайзер выполнен аппаратно, а это означает, что при использовании DS3D или DLS, аудиопроцессор может корректировать (компенсировать) частотную характеристику на каждом из обрабатываемых голосов (многие из функций EAX 2 решены именно так, однако, замечу, далеко не все аппаратно).


Не все разновидности южного моста MCP оснащены собственным модулем APU (хотя все они очень похожи друг на друга). На сегодняшний день различают три модификации чипсетов NVIDIA nForce MCP:

MCP – как nForce1, так и nForce2 с индексом MCP поставляются без APU (их основное отличие: nForce MCP поддерживает интерфейс USB 1.1, nForce2 MCP – USB 2.0);
MCP-D – nForce1 с включенным в него модулем APU (поддерживает USB 1.1);
MCP-T – чипсет nForce2 с включенным в него модулем APU (также включены поддержки интерфейсов FireWire и DualNet).



Южный мост nForce2 MCP-T

Основное различие между этими тремя модификациями чипсетов заключается в их стоимости, которая складывается из дополнительного лицензирования использующихся технологий. Так, за использование Dolby производителю приходится дополнительно платить; за сетевые технологии 3Com Ethernet и FireWire, а это модификация чипсета MCP2-T, – тоже. Понятно, что системная плата с базовым набором системной логики nForce MCP обретает черты самых стандартных плат, где вывод звука ложится на AC'97-кодек, а его обработка – на центральный процессор компьютера. Но, дабы не превысить определенные ценовые рамки, многие производители системных плат чаще всего используют самый простой вариант MCP. Поддержку же расширенного набора функций они отводят специальным "де-люксовым" вариантам материнских плат. Типичный пример – ASUS A7N8X. На ее упаковочной коробке можно увидеть в числе главных особенностей поддержку Dolby Digital, Dual LAN, Serial ATA и IEEE1394, которые в стандартном варианте будут значиться как "опциональные".


Системная плата A7N8X в де-люксовом исполнении


Панель подключений A7N8X

Аудиоподсистема A7N8X представляет собой интеграцию APU, SoundStorm/Dolby Digital Encoder и шестиканального кодека Realtek ALC650. Приобретя материнскую плату с SoundStorm, из числа разъемов на панели подключений пользователь обязательно найдет следующие:

Шестиканальный аналоговый выход;
Микрофонный вход;
Линейный вход;
Цифровой S/PDIF-выход.

Как видим, у A7N8X все разъемы уместились непосредственно на плате. Однако широко распространены и такие платы, в комплекты поставок которых вкладываются дополнительные планки с аудиоразъемами.
Давайте попробуем разобраться, что же собой представляет модуль аудиопроцессора на аппаратном уровне, и взглянем на блок-диаграмму APU.


Блок-диаграмма APU

На блок-диаграмме видно, что nForce2 APU поделен на четыре основные секции:

Setup Engine (Задающее устройство)
Voice Processor (Голосовой процессор)
Global Processor (Процессор общего назначения)
DICE – Dolby Interactive Content Encoder (Интерактивное кодирующее устройство Dolby-контента)

По большому счету, назначение, по крайней мере, трех из секций достаточно понятно, за исключением секции DICE. Если рассматривать DICE не как аббревиатуру, то слово переводится как "игральные кости". На самом деле все гораздо серьезней, и за "игральными костями" скрывается Dolby Interactive Content Encoder (интерактивный кодировщик Dolby-контента). Полагаю, что далеко не случайно NVIDIA назвала эту секцию APU именно так, ведь именно она отвечает за такое развлечение, как DVD. Конечно, что-то такого сверхъестественного в кодировании контента в формат Dolby Digital нет. Это проделывают все киностудии при записи саундтреков к фильмам, которые мы можем потом лицезреть в кинотеатрах, или на домашнем DVD. Однако программная обработка данного контента, которую осуществляет великое множество соответствующих проигрывателей, сопряжена со значительным потреблением системных ресурсов. Более того, контент Dolby Digital должен пройти как бы "предварительную сборку" и быть воспроизведенным одновременно с визуальной информацией. При недостатке ресурсов процессора будут заметны отставания звука от текущей картинки, и именно этот нелицеприятный факт позволяет оценить бедноту программной обработки. В чем же "интерактивность" модуля DICE? Говоря понятным языком, эта секция APU отвечает за "перехват на лету" потока цифровой информации при проигрывании DVD, после чего, без каких-либо задержек, пройдя конвертацию в мультиканальный контент Dolby Digital 5.1, он может быть передан через цифровой S/PDIF-выход на внешний аппаратный декодер. В этом плане, APU от NVIDIA гораздо мощней Audigy2, которая пока еще не способна кодировать Dolby Digital в реальном времени, занимаясь лишь предварительной обработкой (pre-encoding) этого цифрового контента.
Понятно, что у такой многофункциональной интегрированной аудиоподсистемы от NVIDIA обязательно должна присутствовать достаточно гибкая и богатая набором настроек контрольная панель. Производитель постарался не ударить в грязь лицом и, видимо, перенял позитивный опыт при разработке управляющей программы у других производителей. Панель управления явно удалась; она достаточно информативна и располагает рядом тонких настроек, с помощью которых конечный пользователь сможет гибко подстроить систему под свои нужды. Окно поделено на шесть тематических закладок.


Панель управления nForce

Раздел Main поделен на три секции (Speaker Output Levels, Equalizer, Input и Output) и включает в себя основные слайдеры, с помощью которых задаются уровни сигналов, настраиваются параметры эквалайзера и пр. Необходимо уточнить, что с помощью этих слайдеров не осуществляется настройка уровней громкости, а производится лишь изменение коэффициента усиления (изменение частотной характеристики) от 0 дБ (нижнее положение слайдера) до бесконечности (крайнее верхнее положение слайдера). В качестве удачного дополнения здесь есть поканальный индикатор уровней, позволяющий визуально определить наличие сигнала. Здесь пиковые уровни окрашены в оранжевый цвет, а перегрузки – в красный. Для эквалайзера доступен широкий набор предустановок из списка.


Окно конфигурирования динамиков

В разделе Speaker Setup предусматривается конфигурирование типа акустической системы с возможностью выбора аналогового или цифрового выхода. Здесь производится установка параметров трехмерного окружения, а также задание уровней громкости для каждого канала в отдельности. Кроме того, включив тестовый сигнал можно проверить работу всех сателлитов системы.

Позволю дать некоторые пояснения к функциям секции Surround Settings:

Dolby Surround Encoding: эта опция активизирует функцию кодирования аудиоданных для последующего воспроизведения через ресивер домашнего театра (поток снимается исключительно с аналогового стереовыхода);
Dolby Digital Encoding: разрешает кодирование аудиоданных для воспроизведения через ресивер 5.1 домашнего театра (используется цифровой S/PDIF выход);
Create Center Channel: генерирует аудиоданные для центрального канала из обычного стерео (хорошо использовать при прослушивании MP3, WMA и др.);
Create Channel 3D Pan: создает панорамирование звуковых эффектов через центральный канал, когда те "проходят" между левым и правым сателлитами (функция работает в играх с Direct Sound 3D);
Create LFE Channel: функция формирует низкочастотный сигнал для акустической системы с раздельным сабвуфером. В случае активирования данной опции, пользователь может изменять частоту кроссовера (см. ниже);
Rear Speaker Phase Shift: регулирует фазовый сдвиг для тыловых сателлитов;
LFE Crossover Frequency: производит коррекцию величины низкочастотного сигнала на фронтальных сателлитах, перенаправляя его на сабвуфер (значения варьируются в диапазоне от 50 до 500 Гц).



Окно установки параметров звучания MIDI

Закладка MIDI позволяет установить специфику воспроизведения данного контента. В секции Downloadable Sounds осуществляется загрузка/выгрузка банков сэмплов DLS или SoundFont, а изменения можно тут же проверить на тестовом MIDI-файле. Ниже находится ниспадающее меню выбора предустановок звукового окружения с возможностью редактирования эффектов. Эта секция практически аналогична той, что находится в закладке Environment (см.ниже).


Настройка эффектов окружения

По числу предлагаемых настроек закладка Environment, пожалуй, наиболее мощная секция панели управления. Как и в секции MIDI, заданные настройки можно проверить на файле-примере, а в ниспадающем меню выбрать звуковое окружение из большого списка предустановок. Внизу окна есть три закладки: Routing, Source Levels и Parameter Editor. При желании здесь можно создать и сохранить свою предустановку, используя следующие эффекты: Chorus, Compressor, Distortion, Echo, Flanger, Gargle и ParamEq.


Source Levels - закладка установок относительных уровней громкости
для различных источников



Parameter Editor – закладка изменения параметров для выбранных эффектов

Parameter Editor – это для продвинутых "твикеров". Здесь пользователь получает доступ к аппаратным регистрам, установкам DSP, микшера и выделенной памяти для аудиопроцессора. Любые изменения вносятся в реальном времени с помощью слайдера, что предоставляет возможность производить настройку на слух.


Окно быстрого выбора внешних приложений работы со звуком

В разделе Application собраны ярлыки различных мультимедиа-приложений, дабы пользователь мог не тратя времени на поиск интересующей программы быстро найти и запустить тот или иной пакет. К существующему набору ярлыков можно добавлять новые, либо удалить ненужные из данного списка.


Информационное окно

В окне Information можно посмотреть сведения о версиях установленного драйвера и панели управления, текущей версии DirectX, а также в разделе расширенной информации, узнать о текущей загрузке аудиопроцессора и числе обрабатываемых голосов. В данном разделе можно проверить правильность установки драйверов, а также узнать "чем занимается" наш APU на низком аппаратном уровне.
Как мы смогли убедиться, панель управления nForce APU располагает широким рядом настроек, которые только лишний раз подчеркивают аппаратную мощь модуля аудиопроцессора. В разделе "Тестирование" я попробовал адекватно оценить работу компьютера в ресурсоемких задачах с использованием APU и без него. Насколько велика оказалась разница, читаем ниже.
Тестирование

В тестировании принимали участие две системные платы от производителей Soltek (KT 400A) и ASUS (A7N8X). Аудиоподсистема первой платы построена на Южном мосте VIA VT8235 и AC'97-кодеке VIA VT1616; другая базируется на nForce2 MCP-T с интегрированным APU SoundStorm и AC'97-кодеке Realtek ALC650. Совершенно очевидно, что даже при соблюдении аналогичности конфигурации тестовых стендов, результаты испытаний на производительность аудиоподсистем будут заведомо различаться из-за ряда факторов. Я не ставил себе цели сравнивать производительности самих материнских плат, базирующихся на таких разных чипсетах. Поэтому, чтобы каким-то образом нормировать значения средних FPS, я решил использовать дополнительную аудиокарту Creative Audigy2. В общем, конфигурации тестовых стендов перед Вами:

Системные платы: ASUS A7N8X (nForce2 APU; ALC650), Soltek KT 400A (VIA VT8235; VIA VT1616);
Дополнительная аудиокарта: Creative Audigy2;
Процессор: AMD Athlon XP 1800+;
ОЗУ: 256 Мбайт DDR SD RAM PC2700 Kingston;
Видеокарта: ATI Radeon 9500;
Жесткий диск: Samsung SP0411N (40 Гбайт);
Акустика: Creative Inspire 6700;
Операционная система: Windows XP Pro SP1.


Тест Comanche 4 Demo

Очень прожорливым в плане потребления системных ресурсов является игровой тест Comanche4 Demo. В виду того, что с момента его запуска до выдачи окна с результатами проходит масса времени, конечные результаты получаются весьма точными (при повторном запуске расхождения могут составлять десятые доли FPS). Тест запускается в режимах работы без звука (Sounds Disabled) и со звуком (With Sounds). Если в первом случае результат указывает на общую производительность данной системной конфигурации, то запуск теста со звуком позволяет оценить затраты ресурсов на обработку звуковых потоков.
На приведенном ниже графике хорошо прослеживается работа аудиопроцессора как на интегрированной аудиоподсистеме, так и на отдельной звуковой карте. График отображает практически равную аппаратную мощь NVIDIA APU и Creative Audigy2. Падение производительности незначительно. Напомню, что результаты сняты на системной плате ASUS A78NX.


Отсутствие своего аудиопроцессора в Южном мосте VT8235 напрямую отразилось на снижении общего быстродействия компьютера. В этом плане, использование отдельной аудиоплаты с мощным DSP на борту показало значительное опережение последней над решением от VIA (4 FPS в тесте Comanche4 Demo – это уже много).



Таблица результатов по тесту Comanche 4 Demo

 ASUS A7N8XSoltek KT 400A
  nForce2 APU Audigy2 VIA VT1616 Audigy2
 Sounds Disabled 35.51 35.56 33.92 33.7
 With Sounds 33.98 33.82 29.71 32.08
 Падение производительности -1.53 (4.31%) -1.74 (4.89%) -4.21 (12.4%) -1.62 (4.81%)


Тест 3DMark03 (Sound Tests)

В испытаниях 3DMark03, в серии звуковых тестов пакета, подразумевается запуск игровой сцены воздушного боя, с итоговым подсчетом среднего значения FPS. Как и в Comanche 4 Demo падение производительности системы при задействовании аудио хорошо прослеживается.


К сожалению, при тестировании аудиоподсистемы от VIA, 3DMark 2003 не обнаружил в ней способностей воспроизведения сцены с 60 источниками, однако общая тенденция все равно угадывается достаточно хорошо.



Сводная таблица результатов 3DMark03 (Sound Tests)

 ASUS A7N8XSoltek KT 400A
  nForce2 APU Audigy2 VIA VT1616 Audigy2
 No Sounds 28.6 28.7 24.1 23.9
 24 Sounds 25.4 (-3.2, 11.19%) 25.5 (-3.2, 11.15%) 17.8 (-6.3, 26.14%) 21.3 (-2.6, 10.88%)
 60 Sounds 22.9 (-5.7, 19.93%) 23.5 (-5.2, 18.12%)  Not Supported 19.7 (-4.2, 17.57%)


Тестирование в SpectraLAB

Испытания с использованием пакета SpectraLAB (v.4.32.17) проводились в соответствии с методикой, изложенной в прошлых статьях. Данный этап тестирования подразумевает сравнение аналоговых частей аудиоподсистем. У системной платы ASUS A7N8X – это кодек Realtek ALC650, у Soltek KT 400A – VIA VT1616.

Спектрограммы Realtek ALC650:



44 100 Гц / 16 бит, тональный сигнал 1 кГц


44 100 Гц / 16 бит, определение IMD


48 000 Гц / 16 бит, тональный сигнал 1 кГц


48 000 Гц / 16 бит, определение IMD


Спектрограммы VIA VT1616:



44 100 Гц / 16 бит, тональный сигнал 1 кГц


44 100 Гц / 16 бит, определение IMD


48 000 Гц / 16 бит, тональный сигнал 1 кГц


48 000 Гц / 16 бит, определение IMD


Результаты тестирования кодеков в SpectraLAB

 Realtek ALC650VIA VT1616
  44 100 Гц / 16 бит 48 000 Гц / 16 бит 44 100 Гц / 16 бит 48 000 Гц / 16 бит
 SNR, дБ 86.259 82.256 69.449 69.576
 THD, % 0.00412 0.00742 0.02664 0.03387
 THD+N, % 0.00486 0.00771 0.03369 0.03320
 IMD, % 0.0131 0.0072 0.1887 0.0177

В части соотношения сигнал/шум, у кодека ALC650 результаты получились наиболее соответствующими заявленным параметрам, чего не скажешь про VT1616. Однако нельзя не учитывать тот факт, что помимо самих кодеков на общие результаты оказывают влияния прочие компоненты аналогового тракта. Понятно, что на совести производителей системных плат лежит бремя ответственности за качественную интеграцию AC'97-кодека на плату, а это правильный выбор сопутствующих электронных компонентов, продуманную разводку дорожек, учет рекомендаций производителя микросхемы кодека и многое другое. Только по причинам конструктивных различий и особенностей ряда материнских плат, результаты измерений аналогичных кодеков могут сильно отличаться не только в тестированиях, но и при прослушиваниях. Мне часто попадались системные платы, где на интегрированный звук оказывали воздействие в виде помех работающие жесткие диски компьютера и даже движения мыши. Так что, полученные результаты применимы лишь для тех материнских плат, которые оказались у меня на тестировании.
Заключение

Как мы с Вами смогли убедиться, аппаратная реализация ряда функций аудиоподсистемы существенно разгружает центральный процессор, высвобождая его ресурсы на выполнение задач другого рода. В части качества звучания – пока что многие отдельные аудиокарты превосходят по своим характеристикам интегрированое аудио. Причина тут ясна: пока производители системных плат предпочитают использовать наиболее дешевые преобразователи, пока они мало заботятся об экранировании особо чувствительных звуковых трактов, экономя на всем чем можно, - пользователь волей-неволей задумывается о приобретении отдельной звуковой карты, несмотря на присутствие в его компьютере интегрированного звука.
Сегодня, по сути, под интеграцию подпадает не только видео или аудиоподсистемы, но и сетевые контроллеры, FireWire, Serial-ATA и пр. У такого широкого охвата есть безусловное преимущество: отпадает необходимость установки драйверов под каждую подсистему – достаточно установить унифицированный драйвер "подо все". Такие решения устраивают многих из нас, но, пока, далеко не всех. В частности, не все закрывают глаза на бедноту предлагаемых наборов интегрированных функций аудиоподсистемы и качество звучания "массовых" кодеков. А что не устраивает конкретно Вас?..