6.1.1. Интегрированная звуковая подсистема

Со времени появления первой массовой звуковой карты SoundBlaster в сознании пользователей прочно укоренилась мысль о том, что для полноценной реализации мультимедийных функций компьютер необходимо оснащать звуковой картой. Однако сейчас с каждым годом увеличивается доля владельцев персональных компьютеров, которые используют интегрированную звуковую подсистему.

Интегрированная звуковая подсистема

Основная причина происходящих изменений заключается в том, что основные параметры и возможности звуковых подсистем, интегрированных в современные системные платы, способны удовлетворить потребности достаточно широкого круга пользователей. Причем по мере выхода новых чипсетов и аудиокодеков качество звучания интегрированных аудиоподсистем постепенно улучшается, появляются новые функциональные возможности. Сегодня во многих случаях подобные решения предоставляют возможность подключения внешних устройств через цифровые выходы S/PDIF и обеспечивают работу с многоканальными АС (как минимум формата 5.1)

Одним из важнейших факторов с точки зрения укрепления позиций интегрированных звуковых подсистем стало появление спецификации Intel High Definition Audio (HD Audio), в настоящее время уже ставшей фактическим стандартом.

Intel HD Audio

По мере развития персональных компьютеров поддержка разнообразных мультимедийных функций становится все более важной для широкого круга пользователей. Например, звуковой адаптер с многоканальным выходом уже стал стандартом де-факто для современных компьютеров, особенно если речь идёт о системах, предназначенных для использования в домашних условиях.

В игровых и мультимедийных приложениях все шире используются технологии трехмерного позиционируемого звука. Благодаря массовому распространению цифровых носителей видеопрограмм (в частности, DVD) появилась возможность записывать звуковое сопровождение фильмов в многоканальном формате с высоким качеством. Нельзя также не отметить и наметившуюся в последнее время тенденцию к интеграции домашнего ПК и компонентов бытовой электронной техники в единый развлекательный комплекс.

Одной из основных задач, которую пришлось решать разработчикам спецификации HD Audio, была необходимость удовлетворения возросших требований к звуковой подсистеме ПК.

Второй важный аспект – это повышение стабильности работы звуковой подсистемы и обеспечение максимальной простоты её настройки и использования. Переход к платформе HD Audio позволил применять универсальный драйвер звуковой подсистемы, который в будущем станет составной частью операционной системы. В этом смысле платформа HD Audio полностью соответствует спецификации Universal Audio Architecture (UAA), разработанной компанией Microsoft.

Драйверы класса UAA уже выпущены в составе обновлений для ОС Microsoft Windows 2000 SP4/XP SPI/Server 2003, а в будущем станут стандартным компонентом следующей версии ОС Windows, известной под названием Vista.

Какими же характеристиками и функциональными особенностями обладают интегрированные звуковые подсистемы, созданные в соответствии со спецификацией HD Audio?

В первую очередь необходимо отметить, что все звуковые подсистемы, созданные в соответствии с данной спецификацией, будут многоканальными. HD Audio предусматривает наличие до восьми физических выходов, благодаря чему обеспечивается возможность подключения акустических систем самых разных конфигураций - от стереофонических до 7.1. Наряду с этим увеличится и максимальное значение поддерживаемой частоты дискретизации воспроизводимого цифрового сигнала - 192 и 96 кГц соответственно для стереофонического и многоканального потока. Максимальная поддерживаемая разрядность цифрового звукового сигнала увеличена до 32 бит.

Ещё одно новшество - это использование динамического конфигурирования коммутационных разъёмов. В зависимости от текущих задач пользователь сможет программными средствами изменять функции физических разъёмов интегрированной аудиоподсистемы. Такое решение позволяет сократить количество физических разъемов без ущерба для общей функциональности, что особенно актуально для малогабаритных системных блоков и портативных ПК.

Важной частью платформы HD Audio является инициатива Dolby PC Entertainment Experience.

Благодаря тесному сотрудничеству компаний Intel и Dolby в интегрированных звуковых подсистемах используются самые современные технологии окружающего звука:

- программный декодер Dolby Digital 5.1 для воспроизведения звукового сопровождения DVD, цифрового ТВ и игровых приложений в многоканальном формате;

- аппаратно-программный процессор Dolby Pro Logic II для воспроизведения стереофонического сигнала на многоканальных АС формата 5.1;

- аппаратно-программный процессор Dolby Pro Logic Их для воспроизведения стереофонического и многоканального (5.1) сигнала на системах формата 7.1;

- аппаратно-программный процессор Dolby Headphone, позволяющий создавать эффект звучания многоканальной системы при воспроизведении фонограмм стереофонического и многоканального (5.1) формата через наушники;

- аппаратно-программный процессор Dolby Virtual Speaker, позволяющий эмулировать звучание многоканальной АС формата 5.1 при воспроизведении через стереофонические колонки (для этого используется технология формирования фантомных громкоговорителей центрального и пары боковых каналов).

В рамках инициативы Dolby PC Entertainment Experience действует специальная программа лицензирования готовых ПК и системных плат.

Для классификации этих изделий разработаны чёткие наборы критериев, определяющие условия соответствия изделий одному из трёх логотипов (Dolby PC logo) - Dolby Sound Room, Dolby Home Theater или Dolby Master Studio. Отдельная программа лицензирования (Dolby Codec Licensing Program) действует для разработчиков аудиокодеков.

Необходимыми условиями для лицензирования по программе Dolby PC logo является соблюдение производителями оборудования требований к общему уровню производительности системы, что позволяет обеспечить качество воспроизведения звука, не уступающее бытовой технике.

При этом требования к производительности не являются фиксированными, а зависят от позиционирования данного решения: чем выше класс системы, тем более жесткими становятся предъявляемые к ней требования. Кроме того, сертифицируемые изделия должны удовлетворять ряду специфических требований, зафиксированных в программе Dolby PC logo.

Маркировка системных плат и готовых ПК логотипами Dolby PC позволяет покупателям этих изделий быстро определить функциональные возможности и технический уровень аудиоподсистемы, не изучая её подробное техническое описание. В зависимости от личных предпочтений пользователи смогут выбрать именно тот набор решений, который им действительно необходим.

Microsoft Universal Audio Architecture

Разработанная компанией Microsoft спецификация Universal Audio Architecture (UAA) описывает архитектуру класса драйверов для звуковой подсистемы ПК, которая станет элементом следующей версии ОС Windows (Vista).

В современных моделях ПК используются разные модели звуковых чипов и различные конструкции звуковых адаптеров, каждый из которых требует использования специфических драйверов. К сожалению, в настоящее время не существует единого индустриального стандарта, который позволил бы реализовать универсальный драйвер звуковой подсистемы на уровне ОС. В силу многообразия существующих решений разработчики ОС не могут гарантировать поддержку (и тем более их стабильную работу) всех выпускаемых аппаратных средств. Поэтому в случае, когда возникают какие-либо проблемы с аудиодрайвером стороннего производителя, средства ОС не позволяют обеспечить реализацию даже базового набора функциональных возможностей звукового устройства. Вместо этого пользователь вынужден довольствоваться звуком низкого качества и испытывать ряд проблем, связанных с нестабильной работой системы.

В Windows Vista разработчики Microsoft планируют реализовать поддержку драйверов класса UAA для внешних звуковых адаптеров, подключаемых по интерфейсам USB и IEEE-1394, для звуковых карт (подключаемых к шине PCI, а также для интегрированных решений, созданных на платформе Intel HD Audio.

В базовом варианте UAA позволит обеспечить запись и воспроизведение сигнала как минимум в стереоформате с параметрами 96 кГц/24 бит, а также воспроизведение шестиканального звука (в формате 5.1) при условии наличия такой возможности в аппаратном устройстве.

Кроме того, в UAA будут реализованы следующие функции:

- автоматическое определение и конфигурирование совместимых с UAA аудио-устройств при подключении их к системе, причем без поиска и загрузки каких-либо дополнительных драйверов;

- минимизация нагрузки на центральный процессор персонального компьютера при передаче потоков данных, что позволит увеличить полосу пропускания звукового сигнала и обеспечить возможность воспроизведения цифрового сигнала с высокими частотой дискретизации и разрядностью;

- поддержка существующих, а также находящихся в настоящий момент на стадии разработки решений, обеспечивающих защиту медиа - данных от несанкционированного копирования.

Внешние звуковые адаптеры

Хотя за последние два года функциональные возможности и технические характеристики интегрированных звуковых подсистем значительно улучшились, существует ряд задач, для решения которых требуется использование отдельного звукового адаптера. В современных условиях всё более популярным способом оснащения компьютера высококачественной звуковой подсистемой становится использование внешних моделей звуковых адаптеров. Отчасти этому способствует рост популярности портативных ПК.

Вполне очевидно, что для владельца портативного ПК единственным способом совершенствования имеющейся на борту звуковой подсистемы является подключение внешнего устройства. Да и для многих пользователей настольных компьютеров подключение внешнего звукового адаптера без вскрытия системного блока представляется весьма привлекательной возможностью.

Одной из первых моделей внешних мультимедийных звуковых адаптеров стал выпущенный в начале 2002 года модуль SoundBlaster Extigy. Это устройство подключается к компьютеру по интерфейсу USB и позволяет реализовать поддержку многоканального звука 5.1 и игровых API. В SoundBlaster Extigy имеется аппаратный декодер Dolby Digital, цифровые входы и выходы S/PDIF, MIDI-интерфейс и ряд других функций.

Впоследствии Creative выпустила несколько различных по функциональности моделей внешних звуковых адаптеров, в частности, SoundBlaster МРЗ+ и SoundBlaster Audigy 2 NX. Во второй половине 2003 года примеру Creative последовали и другие производители. Так, появились внешние звуковые адаптеры Terratec Aureon 5.1 USB и Aureon 7.1 FireWire, Philips PSC805 Aurilium, Hercules Game-surround MUSE Pocket USB и др.

В последнее время все более популярными становятся внешние модели не только мультимедийных, но и полупрофессиональных звуковых адаптеров. Дело в том, что всего за несколько лет роль компьютера в процессе создания музыки (как, впрочем, и сама технология создания компьютерных музыкальных проектов) изменилась кардинальным образом.

В настоящее время многие проекты от начала и до конца создаются внутри компьютера, а конечным продуктом также является цифровая запись (аудиотрек компакт-диска или звуковой файл). Синтез, обработка и микширование звуков, равно как и таинство мастеринга (превращения проекта в готовый продукт), происходят внутри компьютера в цифровом виде, и в этом случае звуковой карте отводится весьма скромная роль, фактически она используется в качестве ЦАП для контрольного прослушивания. По большому счёту, имея мониторы со встроенным ЦАП (подключаемые по USB), для работы над подобными проектами можно использовать ПК вообще без звуковой карты.

Разумеется, при работе над некоторыми проектами возникает необходимость записать акустический инструмент или голос исполнителя, однако и тогда от звуковой карты не требуется многообразия функций: необходимы лишь малошумящий предварительный усилитель и качественный АЦП. Именно это могут предложить разработчики изделий полупрофессионального и профессионального класса, причём, в данных категориях звуковых адаптеров цена, за очень редкими исключениями, чётко соответствует уровню качества.

Кроме того, сегодня некоторые производители относительно недорогих внешних звуковых адаптеров полупрофессионального класса предлагают модели, снабженные симметричными входами и выходами и оснащенные встроенными предусилителями для подключения микрофонов и музыкальных инструментов.

Появился даже совершенно новый класс звуковых устройств, представляющих собой малогабаритные внешние блоки АЦП, которые предназначены для оцифровки и ввода в компьютер сигнала от микрофонов и электромузыкальных инструментов.

Ещё одна традиционно используемая музыкантами и композиторами функция звуковой карты - это синтез звука. Однако в настоящее время в большинстве мультимедийных звуковых адаптеров (за исключением разве что линеек SB Live и Audigy) эта функция реализована на программном уровне. К тому же с ростом производительности ПК гораздо более широкие возможности (по сравнению с мультимедийными звуковыми картами) предоставляют специализированные программы сэмплеров и синтезаторов различного типа.

На данный момент их выпущено огромное количество, так что при желании можно найти программный эмулятор практически любого более-менее известного аппарата, от электромеханического органа «Хаммонд» и синтезатора Yamaha DX7 до ультрасовременных сэмплеров.

Производительность современных ПК позволяет без проблем осуществлять синтез и обработку звука программными средствами параллельно с записью и воспроизведением пары десятков звуковых дорожек, и всё это с качеством, более чем достаточным не только для любительского, но и для профессионального использования.

Таким образом, кардинальное изменение технологии работы с музыкальными проектами на ПК неизбежно привело к пересмотру традиционных взглядов как на саму роль звуковых адаптеров, так и на требования к их функциональности.

Если ещё семь-восемь лет тому назад звуковая карта фактически являлась «компьютером в компьютере» (с мощным процессором, модулями памяти и интерфейсом для подключения дочерних карт), то теперь ресурсы ПК позволяют без проблем выполнять те же задачи программными средствами, а звуковой адаптер в большинстве случаев выполняет лишь функцию интерфейса, связывающего компьютер с внешними аналоговыми устройствами.

Одним из следствий подобных изменений является значительный рост интереса пользователей к внешним звуковым адаптерам, подключаемым к ПК через интерфейс USB или IEEE-1394.

По сравнению со звуковой картой, устанавливаемой внутрь компьютера, такое решение обладает значительно большей гибкостью, а также целым рядом дополнительных преимуществ. В частности, вынос компонентов звукового адаптера за пределы корпуса компьютера позволяет избавиться от большого количества помех и наводок.

Внешний звуковой адаптер можно легко подключить как к настольному, так и к портативному ПК, что при необходимости позволяет без проблем осуществлять запись вне дома или студии.

Внешний звуковой адаптер можно расположить в непосредственной близости от источника сигнала, что позволяет решить две важные проблемы. Во-первых, можно до минимума сократить длину кабеля, по которому идет аналоговый звуковой сигнал, и таким образом снизить влияние внешних наводок. Во-вторых, можно удалить от места записи компьютер, являющийся довольно мощным источником акустического шума.

Одной из проблем звуковых карт является крайне ограниченная площадь заглушки, на которой необходимо разместить панель коммутации. Разъёмы XLR и полноразмерные DIN на ней просто не умещаются, и производителям приходится решать эту проблему путем подключения переходников - разветвителей, внешних коммутационных коробок и пр. В случае же внешнего звукового адаптера жёстких ограничений по габаритам корпуса нет, благодаря чему использование соединительных кабелей с полноразмерными разъемами не вызывает никаких неудобств.

Существует и ещё один важный фактор, который необходимо принимать во внимание. Внешние звуковые адаптеры потенциально обладают возможностью максимально длительной эксплуатации независимо от изменений, происходящих в компьютерных платформах

Модернизация компьютера (или даже просто установка ОС Windows XP приводила к необходимости замены одной звуковой карты на другую, и в ближайшие два-три года подобная участь постигнет и владельцев звуковых карт для шины PCI: волей-неволей им придется приобретать новую модель под PCI Express.

Владельцев внешних звуковых адаптеров такие перипетии обходят стороной, поскольку внешние интерфейсы ПК живут гораздо дольше. Кроме того, при необходимости компьютер можно оснастить интерфейсной картой USB 2.0 или IEEE-1394, а это в любом случае обойдется значительно дешевле, чем покупка нового звукового адаптера.