24 бит звук. Тестирование методов вывода звука
Сохранить и прочитать потом - 
Прим. перев.: Это перевод второй (из четырех) частей развернутой статьи Кристофера «Монти» Монтгомери (создателя Ogg Free Software и Vorbis) о том, что, по его мнению, является одним из наиболее распространенных и глубоко укоренившихся заблуждений в мире меломанов.
Частота 192 кГц считается вредной
Музыкальные цифровые файлы с частотой 192 кГц не приносят никакой выгоды, но всё же оказывают кое-какое влияние. На практике оказывается, что их качество воспроизведения немного хуже, а во время воспроизведения возникают ультразвуковые волны.
И аудиопреобразователи, и усилители мощности подвержены влиянию искажений, а искажения, как правило, быстро нарастают на высоких и низких частотах. Если один и тот же динамик воспроизводит ультразвук наряду с частотами из слышимого диапазона, то любая нелинейная характеристика будет сдвигать часть ультразвукового диапазона в слышимый спектр в виде неупорядоченных неконтролируемых нелинейных искажений, охватывающих весь слышимый звуковой диапазон. Нелинейность в усилителе мощности приведет к такому же эффекту. Эти эффекты трудно заметить, но тесты подтвердили, что оба вида искажений можно расслышать.
График выше показывает искажения, полученные в результате интермодуляции звука частотой 30 кГц и 33 кГц в теоретическом усилителе с неизменным коэффициентом нелинейных искажений (КНИ) около 0.09%. Искажения видны на протяжении всего спектра, даже на меньших частотах.
Неслышимые ультразвуковые волны способствуют интермодуляционным искажениям в слышимом диапазоне (светло-синяя зона). Системы, не предназначенные для воспроизведения ультразвука, обычно имеют более высокие уровни искажений, около 20 кГц, дополнительно внося вклад в интермодуляцию. Расширение диапазона частот для включения в него ультразвука требует компромиссов, которые уменьшат шум и активность искажений в пределах слышимого спектра, но в любом случае ненужное воспроизведение ультразвуковой составляющей ухудшит качество воспроизведения.
Есть несколько способов избежать дополнительных искажений:
- Динамик, предназначенный только для воспроизведения ультразвука, усилитель и разделитель спектра сигнала, чтобы разделить и независимо воспроизводить ультразвук, который вы не можете слышать, чтобы он не влиял на другие звуки.
- Усилители и преобразователи, спроектированные для воспроизведения более широкого спектра частот так, чтобы ультразвук не вызывал слышимых нелинейных искажений. Из-за дополнительных затрат и сложности исполнения, дополнительный частотный диапазон будет уменьшать качество воспроизведения в слышимой части спектра.
- Качественно спроектированные динамики и усилители, которые совсем не воспроизводят ультразвук.
- Для начала можно не кодировать такой широкий диапазон частот. Вы не можете (и не должны) слышать ультразвуковые нелинейные искажения в слышимой полосе частот, если в ней нет ультразвуковой составляющей.
Все эти способы нацелены на решение одной проблемы, но только 4 способ имеет какой-то смысл.
Если вам интересны возможности вашей собственной системы, то нижеследующие сэмплы содержат: звук частотой 30 кГц и 33 кГц в формате 24/96 WAV, более длинную версию в формате FLAC, несколько мелодий и нарезку обычных песен с частотой, приведенной к 24 кГц так, что они полностью попадают в ультразвуковой диапазон от 24 кГц до 46 кГц.
Тесты для измерения нелинейных искажений:
- Звук 30 кГц + звук 33 кГц (24 бит / 96 кГц)
- Мелодии 26 кГц – 48 кГц (24 бит / 96 кГц)
- Мелодии 26 кГц – 96 кГц (24 бит / 192 кГц)
- Нарезка из песен, приведенных к 24 кГц (24 бит / 96 кГц WAV) (оригинальная версия нарезки) (16 бит / 44.1 кГц WAV)
Предположим, что ваша система способна воспроизводить все форматы с частотами дискретизации 96 кГц . При воспроизведении вышеуказанных файлов, вы не должны слышать ничего, ни шума, ни свиста, ни щелчков или каких других звуков. Если вы слышите что-то, то ваша система имеет нелинейную характеристику и вызывает слышимые нелинейные искажения ультразвука. Будьте осторожны при увеличении громкости, если вы попадете в зону цифрового или аналогового ограничения уровня сигнала, даже мягкого, то это может вызвать громкий интермодуляционный шум.
В целом, не факт, что нелинейные искажения от ультразвука будут слышимы на конкретной системе. Вносимые искажения могут быть как незначительны, так и довольно заметны. В любом случае, ультразвуковая составляющая никогда не является достоинством, и во множестве аудиосистем приведет к сильному снижению качества воспроизведения звука. В системах, которым она не вредит, возможность обработки ультразвука можно сохранить, а можно вместо этого пустить ресурс на улучшение качества звучания слышимого диапазона.
Недопонимание процесса дискретизации
Теория дискретизации часто непонятна без контекста обработки сигналов. И неудивительно, что большинство людей, даже гениальные доктора наук в других областях, обычно не понимают её. Также неудивительно, что множество людей даже не осознают, что понимают её неправильно.
Дискретизированные сигналы часто изображают в виде неровной лесенки, как на рисунке выше (красным цветом), которая выглядит как грубое приближение к оригинальному сигналу. Однако такое представление является математически точным, и когда происходит преобразование в аналоговый сигнал, его график становится гладким (голубая линия на рисунке).
Наиболее распространенное заблуждение заключается в том, что, якобы, дискретизация – процесс грубый и приводит к потерям информации. Дискретный сигнал часто изображается как зубчатая, угловатая ступенчатая копия оригинальной идеально гладкой волны. Если вы так считаете, то можете считать, что чем больше частота дискретизации (и чем больше бит на отсчет), тем меньше будут ступеньки и тем точнее будет приближение. Цифровой сигнал будет все больше напоминать по форме аналоговый, пока не примет его форму при частоте дискретизации, стремящейся к бесконечности.
По аналогии, множество людей, не имеющих отношения к цифровой обработке сигналов, взглянув на изображение ниже, скажут: «Фу!» Может показаться, что дискретный сигнал плохо представляет высокие частоты аналоговой волны, или, другими словами, при увеличении частоты звука, качество дискретизации падает, и частотная характеристика ухудшается или становится чувствительной к фазе входного сигнала.
Это только так выглядит. Эти убеждения неверны!
Комментарий от 04.04.2013: В качестве ответа на всю почту, касательно цифровых сигналов и ступенек, которую я получил, покажу реальное поведение цифрового сигнала на реальном оборудовании в нашем видео Digital Show & Tell , поэтому можете не верить мне на слово.
Все сигналы частотой ниже частоты Найквиста (половина частоты дискретизации) в ходе дискретизации будут захвачены идеально и полностью, и бесконечно высокая частота дискретизации для этого не нужна. Дискретизация не влияет на частотную характеристику или фазу. Аналоговый сигнал может быть восстановлен без потерь – таким же гладким и синхронным как оригинальный.
С математикой не поспоришь, но в чем же сложности? Наиболее известной является требование ограничения полосы. Сигналы с частотами выше частоты Найквиста должны быть отфильтрованы перед дискретизацией, чтобы избежать искажения из-за наложения спектров. В роли этого фильтра выступает печально известный сглаживающий фильтр. Подавление помехи дискретизации, на практике, не может пройти идеально, но современные технологии позволяют подойти к идеальному результату очень близко. А мы подошли к избыточной дискретизации.
Избыточная дискретизация
Частоты дискретизации свыше 48 кГц не имеют отношения к высокой точности воспроизведения аудио, но они необходимы для некоторых современных технологий. Избыточная дискретизация (передискретизация) – наиболее значимая из них .
Идея передискретизации проста и изящна. Вы можете помнить из моего видео «Цифровое мультимедиа. Пособие для начинающих гиков», что высокие частоты дискретизации обеспечивают гораздо больший разрыв между высшей частотой, которая нас волнует (20 кГц) и частотой Найквиста (половина частоты дискретизации). Это позволяет пользоваться более простыми и более надежными фильтрами сглаживания и увеличить точность воспроизведения. Это дополнительное пространство между 20 кГц и частотой Найквиста, по существу, просто амортизатор для аналогового фильтра.
На рисунке выше представлены диаграммы из видео «Цифровое мультимедиа. Пособие для начинающих гиков», иллюстрирующие ширину переходной полосы для ЦАП или АЦП при частоте 48 кГц (слева) и 96 кГц (справа).
Это только половина дела, потому что цифровые фильтры имеют меньше практических ограничений в отличие от аналоговых, и мы можем завершить сглаживание с большей точностью и эффективностью. Высокочастотный необработанный сигнал проходит сквозь цифровой сглаживающий фильтр, который не испытывает проблем с размещением переходной полосы фильтра в ограниченном пространстве. После того, как сглаживание завершено, дополнительные дискретные отрезки в амортизирующем пространстве просто откидываются. Воспроизведение передискретизированного сигнала проходит в обратном порядке.
Это означает, что сигналы с низкой частотой дискретизации (44.1 кГц или 48 кГц) могут обладать такой же точностью воспроизведения, гладкостью АЧХ и низким уровнем наложений, как сигналы с частотой дискретизации 192 кГц или выше, но при этом не будет проявляться ни один из их недостатков (ультразвуковые волны, вызывающие интермодуляционные искажения, увеличенный размер файлов). Почти все современные ЦАП и АЦП производят избыточную дискретизацию на очень высоких скоростях, и мало кто об этом знает, потому что это происходит автоматически внутри устройства.
ЦАП и АЦП не всегда умели передискретизировать. Тридцать лет назад некоторые звукозаписывающие консоли использовали для звукозаписи высокие частоты дискретизации, используя только аналоговые фильтры. Этот высокочастотный сигнал потом использовался для создания мастер-дисков. Цифровое сглаживание и децимация (повторная дискретизация с более низкой частотой для CD и DAT) происходили на последнем этапе создания записи. Это могло стать одной из ранних причин, почему частоты дискретизации 96 кГц и 192 кГц стали ассоциироваться с производством профессиональных звукозаписей.
16 бит против 24 бит
Хорошо, теперь мы знаем, что сохранять музыку в формате 192 кГц не имеет смысла. Тема закрыта. Но что насчет 16-битного и 24-битного аудио? Что же лучше?
16-битное аудио с импульсно-кодовой модуляцией действительно не полностью покрывает теоретический динамический звуковой диапазон, который способен слышать человек в идеальных условиях. Также есть (и будут всегда) причины использовать больше 16 бит для записи аудио.
Ни одна из этих причин не имеет отношения к воспроизведению звука – в этой ситуации 24-битное аудио настолько же бесполезно, как и дискретизация на 192 кГц. Хорошей новостью является тот факт, что использование 24-битного квантования не вредит качеству звучания, а просто не делает его хуже и занимает лишнее место.
Примечания к Части 2
6. Многие из систем, которые неспособны воспроизводить сэмплы 96 кГц, не будут отказываться их воспроизводить, а будут незаметно субдискретизировать их до частоты 48 кГц. В этом случае звук не будет воспроизводиться совсем, и на записи ничего не будет, вне зависимости от степени нелинейности системы.
7. Передискретизация – не единственный способ работы с высокими частотами дискретизации в обработке сигналов. Есть несколько теоретических способов получить ограниченный по полосе звук с высокой частотой дискретизации и избежать децимации, даже если позже он будет субдискретизирован для записи на диски. Пока неясно, используются ли такие способы на практике, поскольку разработки большинства профессиональных установок держатся в секрете.
8. Неважно, исторически так сложилось или нет, но многие специалисты сегодня используют высокие разрешения, потому что ошибочно полагают, что звук с сохраненным содержимым за пределами 20 кГц звучит лучше. Прямо как потребители.
Начнем с магических «24 бит». Так уж устроен цифровой мир - чем больше бит, тем лучше. Для представления в цифровом виде звуковых, слышимых человеком сигналов 16 бит маловато было, а вот 24 бит уже более чем достаточно. Теперь как писк комара, так и рев реактивного авиалайнера будут сохраняться в цифровом сигнале одновременно практически без искажений. Тише звука комара ухо не слышит, а громче взлетающего самолета - не воспринимает по причине болевого порога.Чтобы отцифровать в 24 бит аналоговый сигнал, поступающий с микрофона или электроинструментов, применяют аналого-цифровой преобразователь (АЦП). А чтобы воспроизвести (по сути, озвучить) записанный ранее цифровой сигнал, используют цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Современные АЦП и ЦАП могут быть размером 5х5 мм и иметь смешную цену. С возрастанием разрядности (числа бит) сложность, а следовательно и стоимость, преобразователей резко возрастает. И если низкочастотные преобразователи сделать сравнительно легко, то высокочастотные - архитрудно. Более того, например, при частоте дискретизации 48 кГц на период частоты звука в 24 кГц приходится всего лишь две точки. То емть волна с её гребнями и впадиной описывается двумя точками - фактически как получится. Ясно, что более точного описания надо бы хотя бы пять точек на период, а это в нашем примере составит частоту дискретизации 120 кГц.
Точность воссоздания формы сигнала хорошо иллюстрируется на чистом тоне частотой 15 кГц. При частоте дискретизации 44,1 кГц получаем нечто отдаленно напоминающее синусоидальный сигнал (см верхнюю часть рис). Особенно неприятны биения амплитуды во времени. Тогда как при частоте дискретизации 192 кГц (см нижнюю часть) чистый тон воссоздается очень близко к требуемый синусоиде. По крайней мере а цифровом виде, а что уж сотворит ЦАП - будет на его совести.
Звуковые волны, существующие в живой природе, имеют диапазон частот от нескольких герц до сотен килогерц. Механизм восприятия звука системой слуха человека изучен довольно поверхностно, наука во многом пока бессильна. Ранее считалось, что выше 20 кГц среднестатистический человек звук не воспринимает. На самом деле человек не слышит одиночный чистый тон, если его частота превышает примерно 20 кГц. Но это не значит, что человек не способен воспринимать и отличать звуки, состоящие из множества тонов, уходящих в ультравысокие частоты. Исследования показали, что многие музыкальные инструменты генерирует звуки в полосе частот вплоть до 50 кГц и выше. Для сохранения и воспроизведения таких звуков в цифровом виде используют частоту дискретизации либо 96 кГц, либо 192 кГц.
АЦП конвертируют из аналогового сигнала в цифровой (ЦАП и обратно) не идеально, а превносит искажения. В реальных электротехнических устройствах к тому же добавляются разного рода шумы. Для сигнала 24 бит шум равен нулю при –144 дБ. На практике шум всегда отличен от нуля. За отметкой в –100 дБ борьба с шумом превращается в очень дорогое удовольствие. Представьте себе, для опорной амплитуды величиной 1 В (0 дБ) амплитуда, соответствующая –100 дБ, составит 10 мкВ (т. е. в 100000 раз меньше!). Мощность сигнала ограничена стандартом, иначе пожгем колонки-усилители. Поэтому в борьбе за каждый лишний децибел вынуждены в условиях помех оперировать с все более слабыми сигналами. Замечу, чем скромнее отношение сигнал шум (SNR), тем больше шансов, что звук будет лучше. Однако без всякой гарантии, что это будет именно так. Иногда довольно шумные электроакустические устройства звучат на удивление приятно на слух. К тому же, фоновый шум величиной –60 дБ в отсутствии музыки будет слышен даже при средней громкости, а величиной ниже –100 дБ, пожалуй, не обнаружить без слухового аппарата.
Короче, недаром профессиональный формат цифрового звука это 24 бит 96/192 кГц. Стремление производителей в угоду профессионалам как можно сильнее задавить нежелательные шумы продиктовано особенностями процесса записи в студии, сведения-наложения при аранжировке и последующего создания мастер оригинала. Лично вам нужны дополнительные -10 дБ «шумоподавления»? Тогда копите денежки.
Что касается карманного звука, то на смену компакт кассетам несомненно придут носители на основе флэш памяти. В миниатюрные флэшки (не имеющие механических частей, и поэтому долговечные) будут закачиваться всякие там сжатые МР3, WMA, OGG аль ААС.
Как видно из таблички (см ниже), по части HiFi звука ближайший конкурент DVD-audio это формат DTS, достаточно широко используемый в качестве звуковой дорожки к фильмам, в частности на DVD-video дисках (случается, на одном диске дублируют DolbyDigital и DTS дорожки).
|
Частота дискретизации, кГц |
Число каналов |
Величина потока данных с диска, кбит/с |
Величина сжатия / упаковки |
||
|
~11:1 (зависит от потока) |
|||||
|
1:1 |
|||||
|
DolbyDigital 5.1 |
~12:1 |
||||
|
~7:1 |
|||||
|
2:1 |
|||||
|
2:1 |
Однако если в DTS используется сжатие с прорежениванием малозначещей звуковой информации (т.е. хоть и с крохотными, но неизбежными потерями качества), то в DVD-audio цифровые данные лишь уплотненно пакуются, как это делается в программах-архиваторах, и качество не теряется абсолютно. Алгоритм упаковки носит аббревиатуру «MLP» (Meridian Lossless Packing).
Обратите внимание на высокую величину потока данных с диска для DVD-audio. Чтобы распаковывать в реальном времени такой поток, нужны адекватные вычислительные ресурсы: шестисотым пентюхом не отделаешься, особенно в прожорливой ХР.
Предполагается записывать на DVD-audio дисках как 6 канальную дорожку (24 бит 96 кГц), так и 2х канальную с продвинутым частотным диапазоном (192 кГц). И та и другая имеют защиту от копирования цифрового контента. Вот тут то и выплывает главная тонкость. Обычные бытовые DVD проигрыватели не смогут воспроизводить супер звук с DVD-audio дисков. Специальный новейший DVD плеер баснословной цены, конечно, сможет, на то он и специальный. А вот компьютерные DVD-ROM со скоростями выше 5й (второе поколение) готовы полноценно воспроизводить DVD-audio, правда, при одном условии. Нужно к имеющемуся DVD-ROM прикупить соответствующую звуковую карту. На ноябрь 2002 года Audigy2 - единственная из звуковых карт, поддерживающая воспроизведение DVD-audio.
Пока, увы, не столь велик, как хотелось бы. Что касается цены (в районе двух десятков уе), то вряд ли она отпугнет истинных меломанов. Как говорится, лиха беда начало…
Покупая DVD-audio диск, уточните у продавца, в каких форматах на нем записан звук. Дело в том, что стандарт DVD-audio позволяет хранить на диске файлы в форматах, используемых в DVD-video. Упрощенно говоря, DVD-audio диск состоит из 2х областей. Из первой области хвидны файлы DVD-audio, а из второй, так называемой «DVD-video области» (если таковая присутствует на конкретном диске) - звуковые файлы в форматах DolbyDigital или DTS. Например, надпись на коробке «5.1 MLP for DVD-audio players» означает, что присутствует шестиканальный несжатый (но упакованный!) DVD-audio звук. Надпись «5.1 DTS for DTS-compatible systems» означает, что соотвествующую 6 канальную звуковую дорожку удастся воспроизвести на DVD-video плеерах, оборудованных декодером DTS. Надпись «2.0 PCM for all DVD-video players» свидетельствует о том, что имеет место 2х канальный несжатый неупакованный звук, воспроизводимый всеми DVD устройствами. Если на коробке DVD-audio диска красуется «DVD-video compatible DolbyDigital», то это означает наличие на этом диске области, видимой также любым DVD плеером и содержащей файл со звуковой дорожкой ставшего привычным DolbyDigital.
К сожалению, на большинстве DVD-audio дисков производители не указывают количество бит и частоту дискретизации. Надписи типа «advanced resolution» ни о чем толком не говорят. Под ними может скрываться 48 кГц с 24 битами, или 98 кГц (или 88,2 кГц) с 16 битами, или 192 кГц с 24 битами. Узнать, что именно прячется под оберткой, возможно лишь поставив диск в DVD-audio плеер (или, конечно, в компьютерный DVD-ROM с Audigy2 с её софтовым плеером). При условии если плеер корректно высветит формат всех имеющихся на диске звуковых дорожек. Так что, если продавец не осведомлен из достоверных источников, с какими битами-частотами записан DVD-audio диск, то будет бессилен подсказать вам что либо вразумительное по этому поводу.
Наконец, пару слов о птичках . Частенько за DVD-audio шустрые ребята выдают DVD-video диски, на которых звуковая дорожка записана в несжатом виде (например, стерео РСМ 24 бит 96 кГц), а видео картинка статична (например, маячит название проигрываемой песни и фото альбома).
По сути сей ловкий трюк не столь чреват последствиями. Вы получаете высококачественный звук, воспроизводимый на любом DVD проигрывателе, в том числе и на компьютерном DVD-ROM (если, конечно, версия программного плеера и звуковая карта поддерживают воспроизведение продвинутого звука). Вдобавок, будет пахать цифровой выход аудиокарты (для DVDaudio дисков - нет, о чем подробнее далее). Единственное, придется забыть про многоканальность, поскольку нынешние программные плееры из PCM данных крутят лишь обычное стерео. Обратите внимание: подобные диски маркируются трейдмарком «DVD» без всяких приписычек. Ну а надписи где-нибудь внизу-сбоку навроде «96/24 SuperAudioDisk» теперь мы знаем, что означают.
Биты, герцы, shaped dithering...
Что скрывается за этими понятиями? При разработке стандарта аудио компакт дисков (CD Audio) были приняты значения 44 кГц, 16 бит и 2 канала (т.е. стерео). Почему именно столько? В чём причина такого выбора, а также - почему предпринимаются попытки повысить эти значения до, скажем, 96 кГц и 24 или даже до 32х битов...
Разберёмся сначала с разрешением сэмплирования - то есть с битностью. Так уж получается, что выбирать приходится между числами 16, 24 и 32. Промежуточные значения были бы, конечно, удобнее в смысле звука, но слишком неприятны для использования в цифровой технике (весьма спорное утверждение, если учесть, что многие АЦП имеют 11 или 12 разрядный цифровой выход - прим. сост.).
За что отвечает этот параметр? В двух словах - за динамический диапазон. Диапазон одновременно воспроизводимых громкостей - от максимальной амплитуды (0 децибел) до той наименьшей, которую позволяет передать разрешение, например, около минус 93 децибел для 16 битного аудио. Как ни странно, это сильно связано с уровнем шумов фонограммы. В принципе, для 16 битного аудио вполне возможна передача сигналов мощностью и в -120 дБ, однако эти сигналы будет затруднительно применять на практике из-за такого фундаментального понятия как шум дискретизации . Дело в том, что при взятии цифровых значений мы всё время ошибаемся, округляя реальное аналоговое значение до ближайшего возможного цифрового. Самая маленькая возможная ошибка - нулевая, максимально же мы ошибаемся на половину последнего разряда (бита, далее термин младший бит будет сокращаться до МБ). Эта ошибка даёт нам так называемый шум дискретизации - случайное несоответствие оцифрованного сигнала оригиналу. Этот шум носит постоянный характер и имеет максимальную амплитуду равную половине младшего разряда. Это можно рассматривать как случайные значения, подмешанные в цифровой сигнал. Иногда это называется шум округления или квантования (что является более точным названием, так как кодирование амплитуды называется квантованием, а дискретизацией называется процесс преобразования непрерывного сигнала в дискретную (импульсную) последовательность -- прим. сост.).
Остановимся подробнее на том, что понимается под мощностью сигналов, измеряемой в битах. Самый сильный сигнал в цифровой обработке звука принято принимать за 0 дБ, это соответствует всем битам, поставленным в 1. Если старший бит (далее СБ) обнулить, получившееся цифровое значение будет в два раза меньше, что соответствует потере уровня на 6 децибел (10 * log(2) = 6). Таким образом, обнуляя единички от старших разрядов к младшим, мы будем уменьшать уровень сигнала на шесть децибел. Понятно, что минимальный уровень сигнала (единичка в младшем разряде, а все остальные разряды - нули) (N-1)*6децибел, где N - разрядность отсчета (сэмпла). Для 16 разрядов получаем уровень самого слабого сигнала - 90 децибел.
Когда мы говорим "половина младшего разряда", мы имеем в виду не -90/2, а половину шага до следующего бита - то есть ещё на 3 децибела ниже, минус 93 децибел.
Возвращаемся к выбору разрешения оцифровки. Как уже было сказано, оцифровка вносит шум на уровне половины младшего разряда, это говорит о том, что запись, оцифрованная в 16 бит, постоянно шумит на минус 93 децибел. Она может передавать сигналы и тише, но шум всё равно остаётся на уровне -93 дБ. По этому признаку и определяется динамический диапазон цифрового звука - там, где соотношение сигнал/шум переходит в шум/сигнал (шумов больше, чем полезного сигнала), находится граница этого диапазона снизу. Таким образом, главный критерий оцифровки - сколько шума мы можем себе позволить в восстановленном сигнале? Ответ на этот вопрос зависит отчасти от того, сколько шума было в исходной фонограмме. Важный вывод - если мы оцифровываем нечто с уровнем шумов минус 80 децибел - нет совершенно никаких причин цифровать это в более чем 16 бит, так как, с одной стороны, шумы -93 дБ добавляют очень мало к уже имеющимся огромным (сравнительно) шумам -80 дБ, а с другой стороны - тише чем -80 дБ в самой фонограмме уже начинается шум/сигнал, и оцифровывать и передавать такой сигнал просто не нужно.
Теоретически это единственный критерий выбора разрешения оцифровки. Больше мы не вносим совершенно никаких искажений или неточностей. Практика, как ни странно, почти полностью повторяет теорию. Этим и руководствовались те люди, которые выбирали разрешение 16 бит для аудио компакт дисков. Шум минус 93 децибел - довольно хорошее условие, которое почти точно соответствует условиям нашего восприятия: разница между болевым порогом (140 децибел) и обычным шумовым фоном в городе (30-50 децибел) составляет как раз около сотни децибел, и если учесть, что на уровне громкости, приносящем боль, музыку не слушают - что ещё несколько сужает диапазон - получается, что реальные шумы помещения или даже аппаратуры получаются гораздо сильнее шумов квантования. Если мы можем расслышать уровень под минус 90 децибел в цифровой записи - мы услышим и воспримем шумы квантования, иначе - мы просто никогда не определим, оцифрованное это аудио или живое. Никакой другой разницы в смысле динамического диапазона просто нет. Но в принципе, человек может осмысленно слышать в диапазоне 120 децибел, и было бы неплохо сохранить весь этот диапазон, с чем 16 бит, казалось бы, не справляются.
Но это только на первый взгляд: с помощью специальной техники, называемой shaped dithering , можно изменить частотный спектр шумов дискретизации, почти полностью вынести их в область более 7-15 кГц. Мы как бы меняем разрешение по частоте (отказываемся от воспроизведения тихих высоких частот) на дополнительный динамический диапазон в оставшемся отрезке частот. В сочетании с особенностями нашего слуха - наша чувствительность к выкидываемой области высоких частот на десятки дБ ниже чем в основной области (2-4 кГц) - это делает возможным относительно бесшумную передачу полезных сигналов дополнительно ещё на 10-20 дБ тише, чем -93 дБ - таким образом, динамический диапазон 16 битного звука для человека составляет около 110 децибел. Да и вообще - одновременно человек просто не может слышать звуки на 110 децибел тише, чем только что услышанный громкий звук. Ухо, как и глаз, подстраивается под громкость окружающей действительности, поэтому одновременный диапазон нашего слуха составляет сравнительно мало - около 80 децибел. Поговорим о dithring-е подробнее после обсуждения частотных аспектов.
Для компакт дисков выбрана частота дискретизации 44100 Гц. Бытует мнение (основанное на неверном понимании теоремы Котельникова-Найквиста), что при этом воспроизводятся все частоты вплоть до 22.05 кГц, однако это не совсем так. Однозначно можно сказать лишь то, что частот выше 22.05 кГц в оцифрованном сигнале нет. Реальная же картина воспроизведения оцифрованного звука всегда зависит от конкретной техники и всегда не так идеальна, как хотелось бы, и как соответствует теории. Все зависит от конкретного ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, отвечающего за получение звукового сигнала из цифровой последовательности).
Разберемся сначала, что нам хотелось бы получить. Человек среднего возраста (скорее молодой) может чувствовать звуки от 10 Гц до 20 кГц, осмысленно слышать - от 30 Гц до 16 кГц. Звуки выше и ниже воспринимаются, но не составляют акустических ощущений. Звуки выше 16 кГц ощущаются как раздражающий неприятный фактор - давление на голову, боль, особо громкие звуки приносят такой резкий дискомфорт, что хочется покинуть помещение. Неприятные ощущения настолько сильны, что на этом основано действие охранных устройств - несколько минут очень громкого звука высокой частоты сведут с ума кого угодно, и воровать что либо в такой обстановке становится решительно невозможно. Звуки ниже 30 - 40 Гц при достаточной амплитуде воспринимаются как вибрация, исходящая от объектов (колонок). Вернее будет даже сказать так - просто вибрация. Человек акустически почти не определяет пространственное положение настолько низких звуков, поэтому в ход уже идут другие органы чувств - осязательные, мы чувствуем такие звуки телом.
С высокими частотами все немного хуже, по крайней мере точно сложнее . Почти вся суть усовершенствований и усложнений ЦАП и АЦП направлена как раз на более достоверную передачу высоких частот. Под "высокими" подразумеваются частоты сравнимые с частотой дискретизации - то есть в случае 44.1 кГц это 7-10 кГц и выше.
Представим синусоидальный сигнал с частотой 14 кГц, оцифрованный с частотой дискретизации 44.1 кГц. На один период входной синусоиды приходится около трех точек (отсчетов), и чтобы восстановить исходную частоту в виде синусоиды, надо проявить некоторую фантазию. Процесс восстановления формы сигнала по отсчетам происходит и в ЦАП, этим занимается восстанавливающий фильтр. И если сравнительно низкие частоты представляют собой почти готовые синусоиды, то форма и, соответственно, качество восстановления высоких частот лежит целиком на совести восстанавливающей системы ЦАП.Таким образом, чем ближе частота сигнала к одной второй частоты дискретизации, тем сложнее восстановить форму сигнала.
Это и составляет основную проблему при воспроизведении высоких частот. Проблема, однако, не так страшна, как может показаться. Во всех современных ЦАП используется технология пересэмплирования (multirate), которая заключается в цифровом восстановлении до в несколько раз более высокой частоты дискретизации, и в последующем переводе в аналоговый сигнал на повышенной частоте. Таким образом проблема восстановления высоких частот перекладывается на плечи цифровых фильтров, которые могут быть очень качественными. Настолько качественными, что в случае дорогих устройств проблема полностью снимается - обеспечивается неискаженное воспроизведение частот до 19-20 кГц. Пересэмплирование применяется и в не очень дорогих устройствах, так что в принципе и эту проблему можно считать решенной. Устройства в районе $30 - $60 (звуковые карты) или музыкальные центры до $600, обычно аналогичные по ЦАПу этим звуковым картам, отлично воспроизводят частоты до 10 кГц, сносно - до 14 - 15, и кое-как остальные. Этого вполне достаточно для большинства реальных музыкальных применений, а если кому-то нужно большее качество - он найдет его в устройствах профессионального класса, которые не то чтобы сильно дороже - просто они сделаны с умом.
Вернемся к dithering-у - посмотрим, как можно с пользой увеличить динамический диапазон за пределы 16 бит.
Идея dithering-а заключается в том, чтобы подмешать в сигнал шум . Как ни странно это звучит - для того чтобы уменьшить шумы и неприятные эффекты квантования, мы добавляем свой шум. Рассмотрим пример - воспользуемся возможностью CoolEdit-а работать в 32х битах. 32 бита - это в 65 тысяч раз большая точность, нежели 16 бит, поэтому в нашем случае 32х битный звук можно считать аналоговым оригиналом, а перевод его в 16 бит - оцифровкой. Пусть в исходном 32х битном звуке самый высокий уровень звука соответствует минус 110 децибел. Это с запасом гораздо тише динамического диапазона 16 битного звука, для которого самый слабый различимый звук соответствует уровню минус 90 децибел. Поэтому если просто округлить данные до 16 бит - мы получим полную цифровую тишину.
Добавим в сигнал "белый" шум (т.е. широкополосный и равномерный по всей полосе частот) с уровнем минус 90 децибел, примерно соответствующий по уровню шумам квантования. Теперь, если преобразовать эту сместь сигнала и "белого" шума в 16 бит (возможны только целые значения - 0, 1, -1, ...), то окажется, что какая-то часть сигнала осталась. Там, где исходный сигнал имел больший уровень, больше единиц, где меньший - нулей.
Для экспериментальной проверки изложенного выше способа можно воспользоваться звуковым редактором Cool Edit (или любым другим, поддерживающим 32 битный формат). Чтобы услышать то, что получится, следует усилить сигнал на 14 бит (на 78 дБ).
Результат - зашумленный 16 битный звук, содержащий исходный сигнал, который имел уровень минус 110 децибел. В принципе, это и есть стандартный способ расширения динамического диапазона, получающийся часто чуть ли не сам собой - шума везде хватает. Однако само по себе это довольно бессмысленно - уровень шумов дискретизации так и остаётся на прежнем уровне, а передавать сигнал слабее шума - занятие не очень понятное с точки зрения логики... (Весьма ошибочное мнение, так как передача сигнала с уровнем, который меньше уровня шумов, - это один из фундаментальных методов кодирования данных. Прим. сост.)
Более сложный способ - shaped dithering , заключается в том, что раз мы всё равно не слышим высоких частот в очень тихих звуках, значит, следует основную мощность шума направить в эти частоты, при этом можно даже воспользоваться шумом более высокого уровня - я воспользуюсь уровнем в 4 младших разряда (два бита в 16 битном сигнале). Полученную смесь 32 битного сигнала и шума преобразуем в 16 битный сигнал, отфильтровываем верхние частоты (которые реально не воспринимаются человеком на слух) и повышаем уровень сигнала, чтобы можно было оценить результат.
Это уже вполне хорошая (для запредельно низкой громкости) передача звука, шумы примерно равняются по мощности самому звуку с исходным уровнем минус 110 децибел! Важное замечание: мы повысили реальные шумы дискретизации с половины младшего разряда (-93 дБ) до четырёх младших разрядов (-84 дБ), понизив слышимые шумы дискретизации с -93 дБ до примерно -110 дБ. Отношение сигнал/шум ухудшилось , но шум ушел в высокочастотную область и перестал быть слышимым, что дало существенное улучшение реального (воспринимаемого человеком) отношения сигнал/шум.
(Иными словами, поскольку мощность шума как бы "размазана" по частотному диапазону, то не пропуская верхние частоты, мы отбираем у него часть мощности, в результате чего во временном представлении сигналов улучшается соотношение сигнал/шум. - Прим. сост.)
Практически это уже уровень шумов дискретизации 20 битного звука. Единственное условие этой технологии - наличие частот для шума. 44.1 кГц звук даёт возможность размещать шум в неслышимых на тихой громкости частотах 10-20 кГц. А вот если оцифровывать в 96 кГц - частотная область для шума (неслышимая человеком) будет настолько велика, что при использовании shaped dithering 16 бит реально превращаются и во все 24.
[На заметку: PC Speaker - однобитное устройство, с однако довольно высокой максимальной частотой дискретизации (включения/выключения этого единственного бита). С помощью процесса, сходного по сути с dithering-ом, называемым скорее широтно-импульсная модуляция, на нём игрался довольно качественный цифровой звук - из одного бита и высокой частоты дискретизации вытягивались 5-8 бит низкой частоты, а фильтром высокочастотного шума выступала неспособность аппаратуры воспроизводить столь высокие частоты, как впрочем и наша неспособность их слышать. Лёгкий высокочастотный свист, однако - слышимая часть этого шума - был слышен.]
Таким образом, shaped dithering позволяет существенно понизить и без того низкие шумы дискретизации 16 битного звука, спокойно расширив таким образом полезный (бесшумный) динамический диапазон на всю область человеческого слуха. Поскольку сейчас уже всегда при переводе из рабочего формата 32 бит в конечный 16 бит для CD используется shaped dithering - наши 16 бит совершенно достаточны для полной передачи звуковой картины.
Следует отметить, что эта технология действует только на этапе подготовки материала к воспроизведению. Во время обработки качественного звука просто необходимо оставаться в 32х битах, чтобы не применять dithering после каждой операции, более качественно кодируя результаты обратно в 16 бит. Но если уровень шума фонограммы составляет более минус 60 децибел - можно без малейших зазрений совести вести всю обработку в 16 битах. Промежуточный dithering обеспечит отсутствие искажений округления, а добавленный им шум в сотни раз слабее уже имеющегося и поэтому совершенно безразличен.
| Почему говорят, что 32-х битный звук качественнее 16 битного? | |
| A1: | Ошибаются. |
| A2: | [Имеют в виду немного другое: при обработке или записи звука нужно использовать большее разрешение. Этим пользуются всегда . Но в звуке как в готовой продукции разрешение более 16 бит не требуется.] |
| Q: | Имеет ли смысл увеличивать частоту дискретизации (например до 48 кГц или до 96)? |
| A1: | Не имеет. При хоть сколь грамотном подходе в конструировании ЦАП 44 кГц передают весь необходимый частотный диапазон. |
| A2: | [Имеют в виду немного другое: это имеет смысл, но лишь при обработке или записи звука.] |
| Q: | Почему всё же идет внедрение больших частот и битности? |
| A1: | Прогрессу важно двигаться. Куда и зачем - уже не столь важно... |
| A2: | Многие процессы в этом случае происходят легче. Если, например, устройство собирается обработать звук - ему будет легче это сделать в 96 кГц / 32 бита. Почти все DSP используют 32 бита для обработки звука, и возможность забыть про преобразования - облегчение разработки и всё же небольшое увеличение качества. Да и вообще - звук для дальнейшей обработки имеет смысл хранить в большем разрешении, нежели 16 бит. Для hi-end устройств которые лишь воспроизводят звук это абсолютно безразлично. |
| Q: | 32х или 24х или даже 18 битные ЦАП лучше чем 16 битные? |
| A: | В общем случае - нет
. Качество преобразования нисколько не зависит от битности. В AC"97 кодеке (современная звуковая карта до $50) используется 18 битный кодек, а в картах за $500, звук которых с этой ерундой даже сравнивать нельзя - 16 битный. Это не имеет абсолютно никакого значения для воспроизведения 16 битного звука
. Стоит также иметь в виду, что большинство ЦАПов обычно реально воспроизводят меньше бит, чем берутся. Например, реальный уровень шумов типичного дешевого кодека составляет -90 дБ, что составляет 15 бит, и даже если он сам 24х битный - вы не получите никакой отдачи от "лишних" 9 бит - результат их работы, даже если он имелся, потонет в их же собственном шуме. Большинство же дешевых устройств просто игнорируют дополнительные биты - они просто реально не идут в расчет в их процессе синтеза звука, хотя и поступают на цифровой вход ЦАПа. |
| Q: | А для записи? |
| A: | Для записи - лучше иметь АЦП большей разрядности. Опять же, большей реальной
разрядности. Разрядность ЦАПа должна соответствовать уровню шумов исходной фонограммы, или просто быть достаточной для достижения желаемо низкого уровня шума
. Также удобно бывает иметь разрядность с запасом, чтобы использовать повышенный динамический диапазон для менее точной регулировки уровня записи. Но помните - вы должны всегда попадать в реальный диапазон кодека. В реальности 32х битный АЦП, к примеру, почти полностью бессмысленнен , так как младший десяток бит будут просто непрерывно шуметь - настолько малого шума (под -200 дБ) просто не бывает в аналоговом музыкальном источнике. |
Требовать от звука повышенной разрядности или частоты дискретизации, по сравнению с CD, лучшего качества - не стоит. 16 бит / 44 кГц, доведённые до предела с помощью shaped dithering, вполне способны полностью передать интересующую нас информацию, если дело не идет о процессе звукообработки. Не стоит тратить место на лишние данные готового материала, также как не стоит ожидать повышенного качества звука от DVD-Audio с его 96 кГц / 24 бит. При грамотном подходе при создании звука в формате стандартного CD мы будем иметь качество, которое просто не нуждается в дальнейшем улучшении, а ответственность за правильную звукозапись конечных данных давно взяли на себя разработанные алгоритмы и люди, умеющие правильно их использовать. В последние несколько лет вы уже не найдете нового диска без shaped dithering и других приемов доведения качества звукопередачи до предела. Да, ленивым или просто криворуким будет удобнее давать готовый материал в 32х битах и 96 кГц, но по идее - стоит ли это в несколько раз больших аудио данных?..
бюджетная карта нового поколения: низкопрофильная, с поддержкой 7.1, ЦАПы от Audigy2ZS (!!!), программный EAX3
Автору данного материала захотелось услышать качественный 3D-звук в играх. Имея в компьютере полупрофессиональную карту Terratec Aureon Space 7.1 с отличным аудиотрактом (перепрошитую для получения дополнительных фич в Prodigy7.1), поиграть ему удавалось, но счастья было мало. С разными драйверами поддержка 3D-звука у Aureon Space 7.1 была либо на базе Sensaura, либо на базе QSound. К большому сожалению, качество обработки звука никуда не годится (хотя, Sensaur-у слушать и приятнее, чем QSound). В любом случае, звук низкокачественный, а из поддержки EAX - только 1-я и 2-я версии многолетней давности…
Возник вопрос: если к качественной аудиофильской взять "дополнительную" звуковую карту исключительно для игр, то какую? От Сreative у нас на выбор несколько моделей:
Сразу ясно, что нет смысла брать снятые с производства модели многолетней давности - Live!1024 и Live!5.1. Ведь даже сделав перепрошивку и заставив карты работать с драйверами от Audigy2ZS, ничего хорошего мы не получим. Большая часть настроек будет неактивной. Кодек (ЦАП-АЦП) у карты слабенький. Поддержка EAX3/4 отсутствует. Пропускаем их.
Audigy - хороший 5.1-вариант, можно поставить драйвера от старших Audigy2 и Audigy2 ZS. Недостатки: ЦАП-ы карты значительно уступают ЦАП-ам старших моделей.
Audigy2 (6.1) - 6.1-вариант Audigy2ZS. Цена от Audigy2 ZS не слишком отличается.
Audigy2 ZS - топовый продукт, самый оптимальный вариант. Хорошие ЦАПы, полностью работающие фичи. Если у вас в компьютере только интегрированный звук, то сомнения по поводу цены вам в голову вряд ли придут, и вы возьмете Audigy2 ZS. Но вот если у вас уже есть полупрофессиональная карта с зачатками игровой (а то и без них) за $100-$300, то покупать самый дорогой вариант только для игр - вряд ли захочется. Зачем переплачивать за ЦАП, АЦП, дополнительные разъемы, если все это у вас уже есть?
Итак, осталось еще две карты:
Audigy LS - по сравнению с остальными картами не обладает мощным DSP, но стоит достаточно больших денег. Вердикт для этой карты был вынесен в обзоре Audigy2 ZS , где на нее мельком взглянули, не очень задумываясь о причине высокой стоимости. Что и неудивительно, ведь вышла она в свет одновременно с Audigy2 ZS, топовым продуктом. Я, наверно, тоже в этот момент любовался бы и слушал Audigy2 ZS, а в сторону LS сделал неутешительный вывод: маркетологи Creative ошиблись.
И, наконец, Live! 24-bit, на том же самом чипе CA0106DAT, как и в Audigy LS, но с более качественными ЦАПами от топовых Audigy2/Audigy2ZS. Также есть поддержка 7.1 и EAX3.0, и всё это при весьма привлекательной стоимости карты.
Кстати, в последнее время растет популярность тонких и компактных корпусов (баребонов), многие видеокарты имеют низкопрофильные размеры. А вот звуковых карт такого форм-фактора мало. На сегодняшний день можно вспомнить только Live! 24-bit и Prodigy 7.1 LT.
SoundBlaster® Live!™ 24-bit
Официальная информация с сайта ru.europe.creative.com : Звуковая карта Sound Blaster® Live!™ 24-bit - отличное и экономичное решение для тех, кто хочет получить объемный звук 7.1 на ПК. Обладая превосходными техническими характеристиками (качество записи 24бит/96кГц, соотношение сигнал/шум при воспроизведении 100дБ, наличие цифрового выхода), Sound Blaster® Live!™ 24-bit идеально подходит для создания объемного звука при прослушивании музыки и просмотре фильмов. Технология EAX® ADVANCED HD™ 3.0 обеспечивает высокую степень реализма в компьютерных играх, с поддержкой разнообразных акустических эффектов и объемным детализированным 7.1-канальным звуком. Звуковая карта поставляется в комплекте с ПО Creative Media Source™, с помощью которого вы можете оцифровывать и записывать диски и управлять вашей домашней фонотекой.
RETAIL упаковке содержится следующее:
- Плата Creative Sound Blaster Live! 24-bit; Низкопрофильная планка (поставляется только с определенными моделями) Аналоговый кабель компакт-дисков (поставляется только с определенными моделями) Компакт-диск "Sound Blaster Live! 24-bit Installation and Applications" Краткая справочная инструкция Руководство пользователя (на компакт-диске) Гарантия (в печатном виде или на компакт-диске)
- Сведения о технической поддержке (в печатном виде или на компакт-диске)
Кроме того, вместе с Sound Blaster Live! 24-bit Digital Audio поставляется:
- Модуль цифровых входов/выходов
В пакете Sound Blaster Live! 24-bit в OEM упаковке (~$36, доступной в свободной продаже в России) содержится следующее:
- Плата Creative Sound Blaster Live! 24-bit Компакт-диск "Sound Blaster Live! 24-bit Installation and Applications" Гарантия (на том же компакт-диске) Сведения о технической поддержке (на том же компакт-диске)
- Наклейка на корпус с Advanced HD 24 bit
На установку ПО и драйверов рекомендуется 600 Мб свободного места на диске, на компакт диске заполнено около 230 Mb. Установка происходит достаточно долго, однако указывать файлы для установки вручную не надо, все делается автоматически. При установке под XP и Me осложнений не возникло.
Посмотрим на карту Live! 24-bit поближе.
Звуковая карта Creative SoundBlaster® Live!™ 24-bit
1. Гнездо линейного входа/микрофонного + входа/цифрового ввода-вывода (DIGITAL_IO). Хитрый нестандартный четырехконтактный разъем - очередная мелкая гадость в стиле Creative. Для цифры предлагается использовать модуль цифровых входов/выходов (номер модели SB002).
По официальной информации Creative планирует начать продажу модуля в ближайшее время. Увы, есть подозрение, что стоимость его будет порядка $20-$30, а это сравнимо со стоимостью самой карты.
2. Гнездо Line Out 1 (Линейный выход 1). Также можно подключить наушники, операционный усилитель на данном выходе мощнее, чем на другие каналы.
3, 4. Гнездо Line Out 2, Line Out 3. Два четырехконтактных выхода в фирменной распайке Creative - очень неудобное решение. Попробуйте найти такие переходники за разумную цену или спаять сами. Как вы догадались, 2-е гнездо отвечает за фронтальные, а 3+4 за остальные шесть каналов. При этом для режимов 6.1, 7.1 переходники обязательны. Для 5.1 режима подойдут стандартные стерео-миниджеки.
5. Разъем Auxliary.
6. Разъем Creative Proprietary. Как сказано в документации: "Разъем для подключения других устройств. Не подключайте к этому разъему другие устройства без специальных на то указаний ". Остается только гадать, о каких устройствах идёт речь. В одном из источников указывалось, что к нему подключается разъем под джойстик.
Стоит отметить максимальную компактность и плотность монтажа элементов: на карте нет мест, свободных и пустых от деталей. Но самое интересное заключается в том, что карта имеет более качественные ЦАП, чем у Audigy LS, и два дополнительных канала - 7.1 вместо 5.1, а также вдвое меньшую стоимость.
Карта может записывать в 96/24 и воспроизводить в 96/24. Режим 192 не поддерживается. Однако, имея ЦАП CS4382-KQ , как у Audigy 2ZS, и DSP, как у Audigy LS, можно сделать вывод, что все решаемо драйверами. Подробнее об этом кодеке можно прочитать в обзоре .АЦП - Wolfson WM8775 24 бит 96 кГц. Паспортные данные с сайта :
102dB SNR (‘A’ weighted @ 48kHz)
-90dB THD
ADC Sampling Frequency: 32kHz – 96kHz
Four Stereo ADC Inputs with Analogue Gain Adjust from +24dB to –21dB in 0.5dB Steps
Digital Gain Adjust from -21.5dB to -103dB.
I2S, Left, Right Justified or DSP
16/20/24/32 bit Word Lengths
Структурная схема Wolfson WM8775
Софт SoundBlaster® Live!™ 24-bit
Creative Audio Converter
Creative MediaSource Go!
Creative MediaSourse Organizer
Creative MediaSourse Player
Creative WaveStudio
Creative MiniDisc Center
Панели настроек драйвера
Creative Surround Mixer
EAX Console
Creative Speaker Settings
Creative Graphic Equalizer
SoundFont Bank Manager
Device Control
Утилиты
Creative Restore Defaults
Creative Diagnostics Посмотрим на панели настроек драйвера:
Creative Surround Mixer - Basic
Creative Surround Mixer - стандартный микшер, в котором заблокированы и не работают тембры высоких и низких частот. Крайне необдуманно сделаны громкости линейных и цифрового входов - всего 3 ползунка, один под Line-in, а два под Mic, S/PDIF-in и Auxliary. Из них одного никогда не видно, его нужно менять с каким-нибудь другим, что очень неудобно. Так сделано, скорее всего, из-за ограничения конструкции АЦП. Похоже, аналоговый микшер АЦП может выбирать только один источник, но не может менять и смешивать уровни сигнала. Возможно, для скрытия этого недостатка и сделана путаница с выбором линейных входов, реально только один из них можно включить на прослушивание. Помимо этого микшера есть два дополнительных аналоговых входа. В схеме сначала идет Input Mixer переключающий аналоговые входы, один из дополнительных входов отдан под LinE-in, а другой - под Wave для записи What U hear. Также есть отдельный моно-вход от микрофона. В разделе Запись (REC) присутствует полезная функция "Do not monitor".
Creative Surround Mixer - Advanced
Advanced вкладка микшера позволяет выставить громкость каналов по отдельности. Громкость саба можно выставлять, начиная с 5.1-конфигурации. На скриншоте показаны настройки на 7.1 и 2 канала.
EAX Console - Effects
EAX Console. Из EAX эффектов - софтверные настройки различных звучаний. В панели также есть встроенный плеер. Впрочем, если мы запустим другой плеер, настройки EAX мы также услышим (проверено в JetAudio5). А вот с линейных входов EAX не обрабатывает, что уже неприятно. Это относится ко всем вкладкам в EAX. Включение/отключение данного эффекта мгновенно без задержек. Если честно, то для игровой карты такая вкладка эффектов не обязательна. На том же Prodigy7.1 через NSP можно также запустить множество VST-плагинов, которые будут выше качеством (впрочем, как и стоимостью). Не зря они предназначены для профессиональных ASIO-секвенсоров, таких, как Cubase. Причем, на обработку всегда можно поставить любой линейный вход, и делать запись в реальном времени с уже наложенным эффектом. Кстати, есть облегченная версия NSP по отношению к количеству накладываемых VST эффектов - ASIO FX Processor LE, которая теоретически работает с любой картой, поддерживающей ASIO. Native Sound Processor - специальная версия ASIO FX Processor ME, работающая только с продуктами ESI, между ними есть еще некоторые различия, но для данной статьи это непринципиально. Количество стерео эффектов в ASIO FX Processor LE - 1, против 8 в NSP. Пожимаем плечами - ничего удивительного…
EAX Console - Karaoke
Караоке - дань моде… Эта функция есть и на встроенной Realtek ALC650. Хотя здесь настроек больше, плюс можно наложить эффект на микрофон. Работает несколько ущербно. Левая часть Voice Suppression amount и Pitch работают только с Creative MediaSourse Player. Включение/отключение эффекта требует примерно 5 секунд задержки. На голосовое подавление - 3 разных режима, из них два с регулировкой. Pitch меняет тон мелодии. На ревербацию, накладываемую на микрофон, доступно огромное количество пресетов. Для того чтобы ее услышать, нужно выбрать микрофон на запись (что панель делает автоматически), а в source микрофон отключить. Включение/отключение эффекта мгновенно. Вместо микрофона Line-in или Auxliary подставить не удалось.
EAX Console - CMSS 3D
CMSS 3D - разложение стерео на все каналы. То же самое, что и QMSS, вшитая в последние дрова Prodigy7.1, или QMSS в программе , которая стоит $25 и ставится на любую карту. CMSS работает под любым плеером. На линейные входы не распространяется. В режиме стерео (2.0) этот эффект работает как расширитель стереобазы. На обычной акустике звучит неплохо, а вот звучание в наушниках в одноимённом режиме мне не понравилось. Ощущение, что слушаешь в бочке. Так же добавляется слабый эффект ревербации, что иногда приводит к искажениям голосов. В многоканальном режиме доступен баланс "фронт-тыл".
Также есть честная раскладка стерео на все стереопары, кроме саб/центр, с регулировкой фронт-тыл или стереорасширением в режиме 2.0. Жаль, что на линейные входы это не распространяется. К слову, в Prodigy7.1+NSP можно легко получить 5.1 звук со стереовходов.
При включении CMSS саб будет молчать, пока не будет поставлена галочка Bass Reduirection в Bass Managment(Speaker settings). При этом даже без включения CMSS, саб будет работать. Из чего следует, что CMSS к сабу никакого отношения не имеет, как и саб к CMSS. CMSS 2 отсутствует, так карта не поддерживает 192 kHz.
Следует отметить одну особенность драйверов. JetAudio5 при включении автоматически подстраивает звук, сверяясь с "Звуки и аудиоустройстваконфигурация динамиков" из панели управления. Если в панели управления будет настройка 5.1 - раскладкой каналов будет заниматься JetAudio5, а CMSS работать не будет. Если в настройках поставить 2 канала, JetAudio5 будет воспроизводить 2 канала, CMSS тоже будет молчать. Для использования CMSS в таких программах, как JetAudio5 нужно перед запуском поставить настройку 2 канала, а после запуска поставить настройку 5.1. Тогда за раскладку возьмется CMSS.
Разница между раскладками многоканального звука CMSS, QMSS, JetAudio5:
- CMSS
На большинстве композиций возникло ощущение, что центральный канал просто микшируется из правого и левого и тихо пускается в центр. Обрезки низких частот для центра нет. Разницы между звучанием фронтальных каналов с СMSS и без не было. А ведь в идеале, из фронтального левого и правого должна убраться середина, и воспроизводиться должна через центральный канал. Такой эффект должен быть аналогичен эффекту в караоке. Обрезки низких частот для остальных каналов тоже нет. - QMSS
Центральный канал вырезается из фронтальных, разделение не слишком сильное, но лучше, чем в CMSS. Частота среза для саба регулируется через Q-Rumble. Настройки Q-Rumble распространяются и на остальные каналы. - JetAudio5
Центральный канал вырезается, качество разделения примерно то же, что и в QMSS. Среза низких частот нет ни для каналов, ни для саба. Впрочем, если в драйверах Live!24 bit включить саб, то поток на саб пойдет не с JetAudio5, а с дров креатива со срезом высоких частот.
EAX Console - Clean-up
А вот что по настоящему интересно - Clean-up. Убираем шумы и щелчки с аудио записи. Изначально это предлагается использовать для винила, но дома это пригодится для FM-тюнера. Включение/отключение эффекта требует примерно 7 секунд задержки. Работает под любым плеером. В теории можно это накладывать на Media Files и на линейные входы. На практике - микрофон и Line-in, а Auxiliary, несмотря на возможность выбора, не обрабатывался. Работает очень эффективно. Это единственное, что переплюнуло NSP. Конечно, если поднапрячься, и поискать по интернету, то можно достать необходимый VST-плагин, но на данный момент у меня такого нет. И за Clean-up поставим карточке большой плюс!
EAX Console - Time Scaling
Последняя вкладка панели EAX - Time Scaling. Убыстрение и замедление звука. Качество, на мой взгляд, очень низкое… Работает только под Creative MediaSourse Player. А теперь о веселом - ставим по умолчанию звуковую карту Prodigy7.1, запускаем фирменный проигрыватель от Creative MediaSourse Player и музыку, включив настройки EAX. Эффекты реверберации EAX не работают. А вот CMSS, Clean-up, Караоке (Voice Suppression amount и Pitch) и Time Scaling под Prodigy7.1 исправно работает. Делаем вывод - Караоке (Voice Suppression amount и Pitch) и Time Scaling - программные плагины исключительно Creative MediaSourse Player и к карте отношения не имеют. Однако если вынуть из компа Live! 24-bit, то Windows начнет ругаться, что не может найти EAX, какие-то библиотеки работать не хотят, а в Creative MediaSourse Player пропадут кнопочки для EAX, EQ и многое другое.
Еще одна особенность: если включить на проигрывание компакт-диск, то стоит только вызвать панель EAX, как трек автоматом переключается на следующий.
Панель конфигурации динамиков Speaker Settings - Speaker Selections
Speaker Selections: только выбор количества каналов и опция включения/выключения цифрового выхода.
Панель конфигурации динамиков Speaker Settings - Bass management
Очень неудобно показана настройка частоты: чтобы ее увидеть, надо поднести курсор к ползунку, и тогда на всплывающем окне-подсказке мы увидим значение. Когда двигаем ползунок, частота не отображается. Активна в режимах 5.1, 6.1, 7.1.
Панель конфигурации динамиков Speaker Settings - Bass Boost
Аналогичная панель, также работающая в режимах Headphones, 2, 4.
Панель Graphic Equalizer
Десятиполосный эквалайзер. Этот эквалайзер не удастся использовать для инсталляции домашнего кинотеатра, так как он работает с одинаковым пресетом на все каналы. После параметрических поканальных (а также линейных с большим количеством полос) эквалайзеров NSP, этот смотрится бедно, но дизайн очень хорош. К слову, дизайн драйверов от Creative никогда не выглядел профессионально. Так, настройки в очередной игрушке с игрушечным курсором. Эквалайзер - приятное исключение. Впрочем, предъявлять претензии игровому дизайну игровой звуковой карты - смешно.
Все выше рассмотренные панели загружаются с заметной задержкой, такое ощущение, что через силу. Возможно, каждая из них пытается понять, есть ли в системе творение Creative, и стоит ли вообще работать? Вот такие ленивые и требовательные утилиты…
А теперь подойдем к самому интересному. Есть у карты еще одна любопытная настройка, которая стала возможным благодаря более гибкой архитектуре основного чипа CA0106DAT.
Панель управления Device Control
Настраиваемые частоты на выход S/PDIF 44.1, 48 и 96.
В настройках выставляется опорная частоты дискретизации, 48 и 96 кГц, а также разрядность (bit depth) - 16 и 24 бита, на которых работает вся карта, и кодеки, и, предположительно, алгоритмы DSP. В отличие от карт на Envy здесь нет автоматического выбора частоты. Соответственно, интересно будет выяснить, честные ли это режимы, или, как и в прошлом поколении карт, частота обработки сигналов фиксирована, с последующим достаточно бестолковым и некачественным ресемплингом в любую другую частоту. Если в контрольной панели системы поставить устройством на воспроизведение по умолчанию не Live! 24-bit, а другую карту, то эту панель вызвать нельзя, выскакивает сообщение об ошибке.
Вспомним, на игровых картах с одним кварцем эффект-процессор EMU10K2 не умеет работать с данными, отличными от 48 кГц. На любых других частотах будет всегда передискретизация в 48 кГц. Это аппаратное ограничение. В профессиональных картах EMU 0404/1212/1820 на том же чипе стоит второй опорный кварц для 44.1 кГц, поэтому там, при ручном переключении в панели, эффект-процессор EMU10K2 может ещё работать в 44 кГц. В 96 даже в проф.карте аппаратный ревер не работает. Здесь мы имеем совсем другой чип DSP, поэтому будем дальше проверять, свободен ли он от аналогичных ограничений.
В Creative MediaSourse Player в параметрах записи можно выбрать частоту дискретизации и битрейт
Битность можно проверить, например, тестом S/PDIF in-out. Из-за фирменного миниджека Creative это проблематично сделать. Так как штекер изначально найти не удалось, пришлось немного попаять (за это автору полагается медаль за отвагу: во-первых, теряется гарантия, во-вторых, легко нарваться на заземляющий контакт и подпалить карту, как это однажды произошло с Terratec, там все исправить паяльником удалось, но пережить такое еще раз не хочется). Контакты в гнезде сделаны так, что если в них не воткнуть штекер, то они друг друга заземляют и сигнал вытащить через припаянный провод невозможно.
После долгих размышлений в голову пришла простая идея: взял скотч, обмотал одним слоем на штекер и воткнул. А звука нет… Обидно, и ничего не поделаешь. Вспомнив, что некоторые вещи иногда называются не своими именами, и делаются через зад…нюю панель, заходим в панель конфигурации динамиков и ставим галочку Digital Output Only. Аналоговый звук пропадает, а цифровой появляется! Хотя по идее, Only означает, что без галочки цифра тоже должна идти… Землю искать не пришлось, работает без нее по общему заземлению.
Распайка контакта со стороны платы была установлена опытным путем.
Позже удалось найти в продаже такой миниджек за 50 руб. Получив цифровой вход и выход через 4-х контактный миниджек, обнаружилось, что для получения S/PDIF out хватит и 3-х контактного стандартного стереоминиджека. А столько мороки было из выключенной галочки Digital Output Only во время испытания обычным 3-контактным миниджеком. Впрочем, для аналогового подключения 6.1 и 7.1 без такого 4-контактного миниджека не обойтись. Также в продаже есть кабели от LuxMann, где с такого миниджека имеется выход на три кабеля: видео, аудио-правый, аудио-левый на RCA. Но вот толщина пластмассового входа такого провода не вписывается в звуковую карту - в соседние гнезда ничего подключить не получится. На данный момент такой разъем используют видекамеры SONY и JVC, фирмы, которые не балуют покупателей наличием или стоимостью таких кабелей. Так что, придется, как всегда, все делать самим.RMAA5.4
Тестирование 16-битных режимов
Тестируемая цепь: Live! 24-bit линейный выход
-> LynxTwo линейный вход
Режим работы: 16 бит, 44 кГц
Общая оценка: Очень хорошо ()
Тестируемая цепь: Live! 24-bit линейный выход
-> LynxTwo линейный вход
Режим работы: 16 бит, 48 кГц
Общая оценка: Очень хорошо ()
Сравнение спектров теста IMD в режиме 44 кГц (верхний график) против 48 кГц (нижний график) хорошо показывает наличие пересчёта 44->48 кГц.
Интермодуляционные искажения от частоты в режиме 44 кГц (верхний график) наблюдаются равномерно во всей полосе частот с ростом ближе к 16 кГц. В режиме 48 кГц (нижний график) интермодуляция практически отсутствует. Обратите внимание на различные значения IMD в равномерной части графика для обоих режимов: -78 дБ (0.014%) в режиме 44 кГц против -84 дБ (0.0052%) в режиме 48 кГц. На основе измерений, карте Live!24 для качественного воспроизведения 44 кГц показан программный пересчёт частоты семплирования, SSRC (software sample rate conversion):
Тестируемая цепь: Live! 24-bit линейный выхо
д -> LynxTwo линейный вход
Режим работы: 16-bit, SSRC 44->48 kHz
Общая оценка: Отлично ()
Как мы видим, SSRC полностью устраняет проблему передискретизации, даже позволяя карте получить в RMAA оценку «Отлично», вместо «Очень хорошо».
Тестируемая цепь: Live! 24-bit цифровой S/PDIF выход
Режим работы: 16 бит, 44 кГц
Общая оценка: Очень хорошо ()
Несмотря на наличие специального режима 44.1 кГц для S/PDIF выхода в настройках карты, для Creative традиционно имеется пересчёт 44->48, а потом ещё раз в 44 кГц. Таким образом, несмотря на наличие режима 44.1 кГц, даже по цифре рекомендуется использовать SSRC плагин.
Тестирование режимов повышенного разрешения
В режимах повышенного разрешения нас ждёт сенсация! Карта демонстрирует динамический диапазон более 106 дБА, а уровень шума менее -107 дБА! Сравните с заявленными параметрами в спецификации карты SNR = 100 дБА.
Мы обратились за официальными комментариями к руководству центрального европейского отделения Creative. Официальные лица были несколько удивлены ситуацией, но объясняют низкие паспортные параметры карты тем, что они были получены и усреднены в нескольких типичных компьютерах. От себя добавим, видимо, посчитав Live! 24-bit картой low-end, измерения инженеров Creative производились с использованием дешевых компьютеров с не очень качественными блоками питания и наводками внутри корпусов.
Устанавливая карту в разные компьютеры и производя наши собственные измерения, мы подтверждаем, что в RMAA получаются как чуть лучшие параметры, так и намного худшие. Мы приводим измерения в достаточно типичном компьютере с безвентиляторной материнской платой ASUS P5P800, видеокартой Sapphire X800Pro, блоком питания .
Тестируемая цепь: Live! 24-bit линейный выход
-> LynxTwo линейный вход
Режим работы: 24 бит, 44 кГц
Общая оценка: Очень хорошо
()
Тестируемая цепь: Live! 24-bit линейный выход
-> LynxTwo линейный вход
Режим работы: 24 бит, 48 кГц
Общая оценка: Отлично
()
Тестируемая цепь: Live! 24-bit линейный выход
-> LynxTwo линейный вход
Режим работы: 24 бит, 96 кГц
Общая оценка: Отлично
()
Путём установки в дальний PCI-слот и некоторыми другими попытками можно уменьшить помехи на спектре в НЧ-области и получить немного лучшие результаты измерений:
Правда, остаётся открытым вопрос: зачем карте честная поддержка 24 бит, если в комплекте отсутствует проигрыватель DVD-Audio дисков, а сама карта не является профессиональной?
Работа цифрового выхода
Перейдем к S/PDIF, на нем узнаем, работает ли карта на 24 бита? Ведь у нас все эффекты программные и ограничений, по идее, быть не должно. Live! 24 bit S/PDIF out на частоте 48 kHz
Dynamic Range
| Live! 24 bit S/PDIF out | 24 bit stereo 2 | 16 bit HeadPhones | 32 bit HeadPhones | 24 bit HeadPhones |
| +0.00, -0.00 | +0.00, -0.00 | +0.00, -0.00 | +0.00, -0.00 | |
| Уровень шума, дБ (А): | -146.2 | -95.0 | -101.3 | -101.4 |
| 133.1 | 95.0 | 101.2 | 101.2 | |
| Гармонические искажения, %: | 0.0000 | 0.0005 | 0.0002 | 0.0002 |
| 0.0002 | 0.0053 | 0.0025 | 0.0025 | |
| -147.2 | -95.1 | -100.0 | -100.9 |
Первые три графика показывают, что идет программный пересчет с потерей преимуществ 24-битного динамического диапазона. Но стоило в конфигурации динамиков поменять наушники на стереоколонки, как получились истинные 24 бит.Live! 24 bit S/PDIF out на частоте 44,1 кГц
Как и было сказано выше, мы имеем передискретизацию из 48 в 44.1 кГц. При этом, исходя из незначительной разницы между графиками 16 и 24 бита, можно сделать предположение, что в режиме 24 бит 44 кГц сигнал претерпевает дополнительную обработку с потерей битности. Live! 24 bit S/PDIF out на частоте 96 kHz
| Sound Blaster Live! 24-bit | 48/24 | 96/24 | 96/16 | 48/16 |
| Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: | +0.08, -0.11 | +0.00, -0.00 | +0.00, -0.00 | +0.08, -0.11 |
| Уровень шума, дБ (А): | -128.5 | -149.2 | -400.0 | -400.0 |
| Динамический диапазон, дБ (А): | 130.7 | 133.3 | 102.1 | 102.3 |
| Гармонические искажения, %: | 0.0000 | 0.0000 | 0.0015 | 0.0022 |
| Интермодуляционные искажения, %: | 0.0003 | 0.0002 | 0.0027 | 0.0028 |
| Взаимопроникновение каналов, дБ: | -124.7 | -149.7 | -364.0 | -364.0 |
Низкий уровень шума для 16 бит можно объяснить срабатыванием во время теста уровня шума automute.
Тесты цифрового входа
Посмотрим, что у нас на вход по S/PDIF.Live! 24 bit S/PDIF in в режиме 44.1 кГц, 16 и 32 (float) бит
На 24 битах драйвер приводит к вылету RMAA, а режим 32 бит не поддерживается. Эти ограничения на всех режимах частот для S/PDIF in.
Live! 24 bit S/PDIF в режиме 48 кГц, 16 и 32 (float) бит
Live! 24 bit S/PDIF in в режиме 96 кГц, 16 и 32 (float) бит
Проведем еще один любопытный тест. Заставим записывать Live! 24 bit в режимах loopback (вход на выход).
Loop на 96kHz
1. Опорная частота 48/24 Line in-out
2. Опорная частота 96/24 Line in-out
3. What U Hear ("что слышу, то и записываю") 96/24
с отключенными линейными входами
| Sound Blaster Live! 24-bit | What U Hear | 96->48 | 96 |
| Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: | +0.00, -0.00 | +0.10, -0.20 | +0.03, -0.12 |
| Уровень шума, дБ (А): | -152.8 | -86.8 | -99.0 |
| Динамический диапазон, дБ (А): | 132.9 | 85.1 | 99.1 |
| Гармонические искажения, %: | 0.0000 | 0.0044 | 0.0020 |
| Интермодуляционные искажения, %: | 0.0002 | 0.016 | 0.0084 |
| Взаимопроникновение каналов, дБ: | -152.2 | -81.7 | -95.7 |
В режиме What U Hear цифровой loop почти как в DirectWire у Prodigy7.1, хотя запись идет и не бит-в-бит. Audigy LS - первая пробная карта принципиально нового поколения игровых карт на софтовом алгоритме. Live! 24 bit - младшая сугубо игровая карта, где все по минимуму, но на достаточном уровне качества, сравнимом с топовой Audigy2 ZS.
Работа в наушниках
Тестирование пришлось проводить в Philips HP195 (32 Ом, 100 дБ чувствительность, и не очень высокое качество звучания). Качество наушников типично для большинства пользователей, покупающих карты low-end. Низкоомную нагрузку карта держит великолепно. Затруднений с недостатком громкости нет. Единственная программа, которая может вам дать недостаток громкости, - PowerDVD XP, в режиме - полный спектр частот - тихая обстановка она воспроизводит тихо.
В сравнении с Terratec с дровами от Prodigy7.1 v1.994 громкость Live! 24-bit соответствует 66% с включенным усилителем в Prodigy7.1. Здесь нужно учесть, что громкость в Prodigy7.1 нарастает нелинейно. Чем выше, тем круче график (предположительно, из-за отсутствующего регулятора Wave Master), поэтому оценим наоборот. В обычном режиме без усилителя Prodigy7.1 100% равна 72% Creative. У Live! 24-bit достаточно линейно и плавно регулируется громкость. Более мощный линейный выход порадует и усилитель. Только отметим, что на остальные каналы (2,3,4 стереопара) идут операционные усилители слабее, надо это учесть при регулировке громкости каналов в многоканальном режиме и характере звучания на дорогой акустике.
Звучание музыки оценивалось в наушниках Philips HP195 и двух маленьких чебурашках от Polk Audio (серия неизвестна, но конструкция от прославленного крупного Hi-Fi внушает уважение). В качестве музыкального материала на 44.1 kHz выступили записи тест-диск "Multimedia FSQ". Лицензионный диск Rammsten "Riese, riese" трек Oomph - Willst Du Noffnung, разные треки электронной музыки, разные треки записей с fm-тюнера, записанные на Prodigy7.1.
На рок-композициях со сложной пространственной сценой, инструменты теряли четкую локализацию и размывались. В то же время по сравнению с Realtek ALC650 тихие звуки не забивались громкими. Диск Multimedia FSQ только подчеркнул недостаток передискретизации на соответствующих треках. В электронной музыке лишь незначительно изменился тембр. Те же замечания и к современной поп-музыке. На записях с fm-тюнера шум стал плотнее и чуть громче, а локализация инструментов (которая и до этого не сильно прослеживалась) ухудшилась. В режиме 44.1 кГц тестируемая карта не смогла заменить полупрофессиональную.
В режиме 48 кГц разница между Prodigy7.1 и Live! 24 bit практически не ощущалась. Единственное, звук на Live! 24 bit имел чуть более яркое и металлическое звучание. На DVD-Video диске Pink Floyd "Roger Waters in the flesh live" была также слышна недоработка звукорежиссера, как и на Prodigy7.1 в 20-м треке (перегрузка на тихом звуке от синтезатора, добавившая скрип в левом канале).
Уникальный тест
А теперь уникальный тест, не проводимый ранее на других звуковых картах.
В поисках фирменного штекера Сreative во всех магазинах выглядел полным идиотом. Штекер "миниджек на четыре контакта"… Какой умник мог такое придумать… И вот, набрел на очередной магазин и увидел там залежи разнообразных радиаторов. Как правило, толку от них нет, крайне сложно прикручивать их к видеоплатам, звуковым и другим девайсам. Давным-давно мне попался радиатор с клейкой нижней частью, содранный с нерабочей материнской платы, он долго кочевал с девайса на девайс… Со временем он пришел в негодность (перестал приклеиваться). И вот мне попались именно такие радиаторы. Стоят всего 19 рублей. По сравнению с оверклокерскими наборами для видеокарт, цена ниже на порядок. Вспоминаем матчасть: чем сильнее нагревается полупроводник, тем хуже он работает. Если это усилитель, то ждите искажений, а если логика, - ждите ошибок и глюков. (Вспоминаем разогнанные видеокарты и процессоры). Как правило, в алгоритмах есть коррекция ошибок нескольких уровней, иногда ошибка исправляется автоматически, а иногда действия повторяются, как при считывании потрепанного CD в CD-ROM (на очень медленной скорости подвешивая систему). При разгоне глюки появляются не только от перегрева, но и от неспособности транзисторов во-время переключатся при завышенных тактовых частотах
В звуковых картах это тоже критично: тут ждите неправильной записи или воспроизведения. Кстати, операционники ЦАП и АЦП ВСЕГДА! сильно разогреваются, мне еще не встречалась звуковушка с холодными ЦАП или АЦП. То же можно сказать и об операционных усилителях. Кстати, у Live! 24-bit греется всё и, причем, сильно. У терратека основной чип обычно теплый, но я не припомню, чтоб я его заставлял делать что-то сложное на 192 кГц в 24 бит. Чем выше частота обработки, тем больше микросхема нагревается, возможно, поэтому в режимах высоких частот и бит мы получаем часто низкие результаты. С другой стороны все это предположения, и на качество звучания может больше повлиять питание и электромагнитные наводки от высокочастотных цифровых схем.
Некоторые причины, по которым подозреваюся ошибки связанные с температурой.
Для того, что бы было более понятно, описание не как в справочнике или учебнике (будет желание, туда сами заглянете), а более образными сравнениями.
Только в теории транзистор работает как ключ, на практике, это всегда усилитель, который на выходе дает или малый ток (логический 0), или большой ток (логический 1). Если ток близок к "логической середине 0.5", то здесь и возникают ошибки. Малый или большой ток транзистор дает за счет своего переменного сопротивления.
1. Питание для каждого транзистора в разный такт - разное. Микросхема состоит из большого количества транзисторов, и когда в общей схеме получается разное сопротивление (разное количестово 0 и 1 в разной схеме подключения) - получаем разный ток в питании. И разное значение 0.5 для каждого транзистора.
2. При нагреве у полупроводника сопротивление уменьшается, а у резистров оно увеличивается, это дает больший разброс общего сопротивления.
3. Помехи по питанию и наводкам из-за конденсаторов дают некоторую инертность на участках цепи, из-за чего "середина 0.5" увеличивется или уменьшается не пропорционально на разных на разных участках цепи.
4. Невозможно сделать два абсолютно одинаковых транзистора (или других элементов), из-за этого получаем изначальный разброс параметров для каждого элемента.
По этому производитель всегда указывает штатные требования к эксплуатации, в которых при проверке (отбраковке) были получены нужные характеристики, приводя параметры питания, температуры…
Итак, берем радиаторы, с помощью пассатижей или ножовки разделяем их на несколько кусочков и покрываем ими плату, стараясь, что бы они не замкнули конденсаторы и резисторы, так как являются хорошими проводниками.
Настоящий звуковой АКСЕЛЛЕРАТОР
Согласитесь, выглядит эффектно! Зеленый цвет не слишком хорошо смотрелся на черном текстолите, поэтому пришлось взять черный маркер. Terratec, правда, смотрится еще мощнее, на нем микросхем больше… нашлись даже радиаторы под полевики по 6 руб.
Вставляем карту в компьютер с неблагополучным спектром при тестах аналоговых интерфейсов и смотрим на результат.
Не забываем, улучшения от применения радиаторов могли получиться и из-за экранирования, которое могли дать радиаторы. По этому был проведен еще один тест с полным экранированием Live! 24-bit. Для этого был взят антистатический пакет, на него с помощью скотча была наклеена фольга, и поверх фольги снова наклеен скотч, как диэлектрик. Коротким медным проводом соединялась фольга и корпус.
Наибольшие улучшения нам дали радиаторы, чуть меньшие - экранирование. Лишь только в Stereo crosstalk экранирование обошло радиаторы. Хотя, если честно, - улучшения не слишком большие. Без радиаторов и экранирования можно прожить.
Очень важно отметить один серьезный недостаток подобного экранирования: любая плата в нем чувствует себя в как в парилке. Пакет с фольгой нагрелся так, что я стал опасаться за жизнь Live! 24-bit. И это притом, что кроме теста звуковая карта больше ничего не воспроизводила и регуляторы во время теста не ставились на максимум.
С радиаторами за жизнь карты могут не беспокоится те, кто у себя что-то разгоняет, но не может справиться с повышенной температурой внутри корпуса. Или владельцы малых корпусов (miniATX и баребонов), забитых устройствами "по самое нехочу".
Тесты в играх
Сначала об особенностях данной карточки. Сперва Creative выпускает EAX4 под игровые EMUK карты, теперь обещает, что EAX4 будет и в Audigy LS. А вот поддержки EAX4 на карте Live! 24-bit по официальным данным не планируется. Хотя есть мнение, что руководство Creative передумает, когда начнет массовую рекламу этого поколения карт. Кстати Audigy LS тоже не светила EAX4, но недавно в Creative поправили списки. Что же, подождем… Или не дождемся, и сами поменяем библиотеки.
Недавно на сайте Creative поправили списки и отметили, что данный чип поддерживает EAX. Стоит отметить: обновления драйверов с поддержкой новых алгоритмов всегда первоначально выходили для карт на EMU10K, а потом для Audigy LS. Быть может, новые DSP-ы имеют другой набор команд, и под них драйверы пока что в разработке, ведь по сути EMU10K разрабатывался изначально не под игры, и большая часть эффектов и фильтров там для игр не нужна. Но на данный момент загрузка процессора показывает, что алгоритмы EAX сильно загружают процессор.
RightMark 3DSound показал наличие 64 аппаратных буферов DirectSound и поддержку EAX вплоть до 3-й версии:
Device: Sound Blaster Live! 24-bit (P17.sys)
Features:
DirectSound 3D Hardware: Yes
DirectSound 2D Hardware: Yes
EAX 1: Available
EAX 2: Available
EAX 3: Available
EAX4 Advanced HD: N/A
Rates:
dwMinSecondarySampleRate 4000
dwMaxSecondarySampleRate 96000
Free buffers stats:
dwFreeHw3DAllBuffers 63
dwFreeHw3DStaticBuffers 63
dwFreeHw3DStreamingBuffers 63
dwFreeHwMixingAllBuffers 63
dwFreeHwMixingStaticBuffers 63
dwFreeHwMixingStreamingBuffers 63
Max buffers stats:
dwMaxHwMixingAllBuffers 64
dwMaxHwMixingStaticBuffers 64
dwMaxHwMixingStreamingBuffers 64
dwMaxHw3DAllBuffers 64
dwMaxHw3DStaticBuffers 64
dwMaxHw3DStreamingBuffers 64
Misc stats:
dwFreeHwMemBytes 0
dwTotalHwMemBytes 0
dwMaxContigFreeHwMemBytes 0
dwUnlockTransferRateHwBuffers 0
dwPlayCpuOverheadSwBuffers 0
Audio transfer speed (hardware): 9.615 Mb/sec.
Загрузка процессора на карте Live! 24-bit сравнивалась с загрузкой на Prodigy7.1 с драйверами Sensaura (1994_s3514) и QSound (1996d rev9). Тесты были проведены в Windows XP SP1. Система Cell 2667/533 (2000/400) 256 DDR333.
| Live! 24 bit (48-16) | 0 | 2D | 3D | 3D+EAX |
| 8 | 0,96 | 4,6 | 6,75 | 9,6 |
| 16 | 0,9 | 6,4 | 9,7 | 13,6 |
| 24 | 0,96 | 8,2 | 12,7 | 17,5 |
| 32 | 0,98 | 10,1 | 15,6 | 21,71 |
| 63 | 0,98 | 16,6 | 28 | 37,8 |
| Live! 24 bit (48-24) | 0 | 2D | 3D | 3D+EAX |
| 8 | 0,99 | 5,23 | 7,4 | 10,3 |
| 16 | 0,96 | 7,3 | 10,7 | 14,5 |
| 24 | 0,98 | 9,5 | 13,8 | 18,7 |
| 32 | 0,98 | 11,3 | 17,2 | 22,8 |
| 63 | 0,98 | 19 | 29,8 | 40,4 |
| Live! 24 bit (96-16) | 0 | 2D | 3D | 3D+EAX |
| 8 | 0,99 | 6,56 | 11 | 14,2 |
| 16 | 0,98 | 8,7 | 14,4 | 18,4 |
| 24 | 0,99 | 10,7 | 17,5 | 22,5 |
| 32 | 0,98 | 12,5 | 20,9 | 26,6 |
| 63 | 0,98 | 20,7 | 33,2 | 45,3 |
| Live! 24 bit (96-24) | 0 | 2D | 3D | 3D+EAX |
| 8 | 0,97 | 7,46 | 12,4 | 15,5 |
| 16 | 0,98 | 10,2 | 16 | 19,9 |
| 24 | 0,98 | 12,7 | 19,7 | 24,3 |
| 32 | 0,98 | 14,8 | 23 | 29 |
| 63 | 0,98 | 24,6 | 37,3 | 47,45 |
| Qsound (44.1-16) | 0 | 2D | 3D | 3D+EAX |
| 8 | 0,93 | 6,6 | 8,6 | 9,21 |
| 16 | 0,98 | 7,1 | 10,3 | 11,1 |
| 24 | 0,98 | 7,9 | 12,5 | 13,9 |
| 32 | 0,98 | 8,6 | 14,6 | 16,1 |
| 63 | 0,99 | 11,5 | 22,3 | 26,7 |
| Sensaura3D (48-16) | 0 | 2D | 3D | 3D+EAX |
| 8 | 0,99 | 6 | 8,4 | 12,9 |
| 16 | 0,98 | 6,9 | 10,2 | 15,1 |
| 24 | 0,96 | 8,1 | 12,6 | 18 |
| 32 | 0,96 | 9,4 | 15,1 | 20,8 |
| 64 | 0,96 | 13,7 | 24 | 36,6 |
Как видно, качество обработки пропорционально загрузке процессора. Отметим, что QSound в тесте работал в 44.1, в отличие от остальных в 48.
Тесты в играх
Тестовыми играми являлись, Call of Duty, NFS underground, Hevy Metall, Thief 3. Сравнивалось звучание с Sensaura3D и QSound. Игры оценивались в наушниках Philips HP195. Локализация у Live! 24-bit на порядок выше, чем у остальных. Особенно порадовал Thief 3. Факелы четко потрескивали, при этом ревербация от них чувствовалась, но не была осязаема. В то время как в QSound ревербация слышалась скрежетом посередине. Звук у Live! 24-bit по сравнению с Sensaura четче по локализации и звучит мягче.
NFS Underground показала, что игра сильна не только графикой. Было приятно слышать машины и точно знать, на каком расстоянии они находятся сзади и с какой стороны. Но больший сюрприз - звучание треков. Слушая их под Sensaura было подозрение, что или большой уровень искажений передискретизации, или запись была сделана в 8/22. При запуске в QSound в 44.1 без передискретизации наблюдался такой же безжизненный звук. А вот на Live! 24-bit звук звучал как с CD! После долгого и упорного прослушивания музыки стало слышно, что до CD не дотягивает, но по сравнению с Sensaura и QSound качество подскочило. Это приятно удивило.
Далее трэки из игры были выдраны с помощью утилиты и проиграны сначала на Prodigy 7.1, а потом на Live! 24-bit. После этого планировалось по S/PDIF и DirectWire выдрать треки из игры, но до этого не дошло. Prodigy7.1 ясно дала понять - формат 22 kHz с металлическим звучанием, скрипучестью и свистом на высоких немедленно требует доктора NSP с соответствующим плагином обработки VST. На тест была выбрана Overseer - Doomsday, а дальше эта мелодия запустилась через Live! 24-bit. Тут же исчезла скрипучесть, а металлический призвук превратился в плавный завал высоких частот. Качество не CD, но разница на слух ощутима сразу. Из чего делаем вывод: в передискретизатор 22->48, 22->96 добавлен дополнительный фильтр, улучшающий восприятие звука.
BassBoost во время игры работал, но ему не хватало динамики, при сквозном запуске через Prodigy с NSP звук стал еще динамичнее и интереснее. Все-таки в NSP возможностей больше, с большей загрузкой процессора…
Посмотрим, реально ли на карту поставить другие драйвера. Драйвер kxproject - страшно ругался, та же ситуация что и с Audigy LS. Драйвер от Audigy LS на половине распаковки заявил, что Audigy LS он не видит, и запаковался обратно.
MIDI меня совершенно не впечатлило. То же что и на остальных Creative ("вырубите пиликающий мобильник!") Минимум эффектов и отсутствие XG. Лечится софтовым синтезатором от Ямахи.
Отсутствие родного драйвера ASIO можно компенсировать установкой бесплатного драйвера . На момент публикации Live! 24-bit был протестирован с версией 2.2.
Минимальный размер буфера, с которым исправно работали ASIO программы - 192 сэмплов 4,9 миллисекунд. Некоторые ASIO программы требуют стандартных значей буфера - 128, 256, 512, 1024. При размере буфера 256 задержка у Live! 24-bit - 5,8 миллисекунд.
Выводы
Карточка практически идеальна в качестве дополнительной игровой карты, за низкую стоимость мы получаем полнофункциональный и качественный продукт. Я не думаю, что кого-то будет волновать наличие в драйверах некачественной передискретизации 44.1->48 или нечестные 44.1 на S/PDIF выходе. Тем более, что в MP3-плеерах Winamp и foobar всегда можно использовать программный real-time передискретизатор в 48 кГц.
Кому-то пригодится дополнительный качественный линейный вход (а он лучше, чем в Terratec Aureon Space в режимах 48 и 96). Также карточка будет интересна тем, у кого денег мало, а поиграть хочется в более качественном звуке, чем у Sensaura3D.
Загрузка процессора в EAX не радует, но и не огорчает: последнее время игры более критичны к видеокарте, а процессор не загружается полностью. Владельцы карт на Sensaure получат более качественный звук при тех же FPS, что и раньше.
Я подумал о том, что неплохо поставить карту на работу, - дешево и сердито. Будет отдельный кабинет - буду в игрушки играть, конфигурация там по мощности на порядок выше. А заодно не буду думать, как бы выжать больше громкости из встроенной звуковушки AD1981A.
Плюсы
- прорыв по качеству АЦП и ЦАП в диапазоне $30 (конкурентов попросту нет и за чуть большую цену);
- качественная разводка и низкий уровень шумов по всем частотам, а также великолепные результаты "What U Hear";
- наличие S/PDIF in-out;
- полная поддержка 7.1 (пусть, на сегодняшний день и не очень нужная);
- честные 96 кГц и 24 бит;
- великолепный звук в 3D;
- компактные размеры;
- мощный усилитель для наушников;
- минимализм входов-выходов приятно снижает стоимость продукта (который берется из расчета прибавкой к другой звуковой плате или как экономичный вариант);
- хороший передискретизатор с частоты 22 кГц в играх.
Минусы
- крайне неудобные четырехконтактные миниджеки (в случае 7.1 подключения);
- наличие передискретизации 44.1->48 или 44.1->96 как по аналогу, так и по цифре;
- отсутствие автомата опорных режимов семплирования;
- неизвестно, будет ли карта поддерживать новые алгоритмы EAX4;
- отсутствие поддержки DVD-Audio;
- совмещение входа Line-Mic-S/PDIF;
- в отличие от карт Live!5.1/Audigy/Audigy2 с аппаратным DSP на порядок большая загрузка процессора в играх;
- не все, что показано в драйверах - работает, а некоторые функции полностью программные (привязаны к Creative MediaPlayer и не распространяются альтернативные плееры).
