2.5Деякі аспекти якісного відтворення цифрового звуку

Якості звучання звукових плат приділяється належна увага, але з незрозумілих причин в оглядах обходять аналогову частину схеми. Усі переваги в програмній і цифровій частині можуть з легкістю загубитися із-за недосконалої аналогової частини схеми. Це важливо в першу чергу для музикантів і аудиофилов, але може бути корисно і для рядових слухачів, зацікавлених в якісному відтворенні на комп'ютері музики.

Основні проблеми з виникненням спотворень унаслідок застосувань схемотехнік можливі як на входах, так і на виході. Вхід для оцифрування аналогового сигналу(лінійний вхід, мікрофон) вимагає обов'язкової фільтрації частот що не входять в звуковий діапазон. Особливо небезпечна частота, близька до частоти дискретизації(~44 кГц), - виникають різницеві частоти при множенні вхідного сигналу і перешкоди на першому ж підсилювальному(нелінійному) елементі. Виходять перешкоди в звуковому діапазоні, які вже немає можливості відфільтрувати. Вхідний фільтр має бути розрахований так, щоб виконувати функції пристрою, що погоджує, з джерелом сигналу. Вбудований мікрофонний підсилювач з цим завданням справляється, а ось лінійний вхід часто не має стандартизованного опору. Ненормальне співвідношення високих і низьких частот є наслідком цього розузгодження.

Вхід для аналогового сигналу від CD - ROM також повинен містити фільтр пригнічення частоти дискретизації. Вихідний сигнал перед поданням на звукову плату не фільтрується, щоб не конфліктувати з фільтром на карті. Велика кількість звукових плат, що зустрічаються, розроблялася з фільтром, але на практиці фільтр відсутній. Приблизно такий же фільтр потрібний на виході карти після ЦАП(DAC). Його реалізація особливо потрібна при записі сигналу на магнітну стрічку, оскільки підсилювач запису виходить з нормального режиму і відбувається насичення і паразитне намагнічення магнітної стрічки. Подмагничивание стрічки робити необхідно для якісного запису низьких звукових частот, це продиктовано фізичними особливостями запису на магнітні носії, а частота дискретизації робить порушення режиму подмагничивания. Ще виникають проблеми із зовнішніми підсилювачами потужності з глибоким зворотним зв'язком(скажімо, погані підсилювачі, схильні до збудження). Помічається нестійка робота підсилювача або вихід його з ладу.

Використання на платі перемичок для конфігурації аналогового тракту тільки вітається. Дуже неприємно виявити відсутність лінійного виходу на звуковій платі, оскільки використати сигнал, пропущений через вбудований підсилювач для подання на зовнішній підсилювач небажано. Вбудований підсилювач, розрахований на застосування з навушниками або маленькими динаміками, має не кращі характеристики, особливо по шумах і гармоніках, та і низьковольтне живлення від комп'ютерного імпульсного блоку живлення, на якому висять цифрові схеми, якості не додає - з'являються специфічні шуми від роботи цифрових мікросхем і двигунів приводів зовнішніх накопичувачів.

Часто, щоб добитися стерпного звучання доводиться упаювати перемички(джампери), які маються на увазі, але відсутні на платі. Приміром, для відключення вбудованого підсилювача. Причому найбільші шуми наводяться по живленню саме на підсилювач(чутно " робота" CD - ROM і вінчестера, оскільки він зазвичай живиться від шини 12-вольта). На цій шині немає спеціальних рішень для фільтрації перешкод, а потужні двигуни приводів роблять їх у великій кількості. Вивчення безлічі плат привело до сумних виведень. Ні маститі виробники, ні виробники зі сходу з " лівими" платами не приділяють належної уваги аналогової частини своїх карт. Часто це представлено у вигляді відсутності " зайвих" деталей на платі, особливо цим уражені " ліві" плати. Цікаво, кому потрібна така " економія" на дрібницях? :-)

Деяке здивування викликало знайомство з новою платою Monster Sound MX300 від компанії Diamond Multimedia. Революційність чіпа Vortex 2 не викликає сумнівів, але реалізація плати видає прагнення фірми економити на всьому, чим можна і не можна. Можливо, сам чіп не дешевий, але і ціна плати не мала, можна було і постаратися. Відсутня належна реалізація фільтрів на виході з ЦАП і вході з CD - ROM. Підсилювач для навушників зроблений на транзисторах, можливо для менших спотворень при низькій напрузі живлення(але така схема не бореться з синфазними спотвореннями!!!), а, швидше за все, з економії. Радує окремий лінійний вихід. Можливість же отримати від цієї карти все у відтворенні звуку вимагає плати розширення з цифровим виходом S/PDIF(MX - 25). Але для цього знадобиться підсилювач з цифровим входом або застосувати зовнішній ЦАП і підсилювач, отримаємо майже Hi - End. Головні плюси в окремому блоці живлення для ЦАП і все-таки грамотне аналогове рішення. В якості позитивного прикладу слід виділити фірми Gravis(що на жаль пішла з ринку звукових карт) і Voyetra Turtle Beach. На платах будь-яких цінових категорій і напрямів аналогова частина вирішена прекрасно. Навіть стара карта Gravis Ultrasound GF1(як багато в цьому звуці... :-) ) в дешевому варіанті, сумірному свого часу за ціною з сучасною платою MX300 з точки зору даного питання зроблена дуже добре. Усі необхідні фільтри розраховані із запасом, а особливо приємна безліч перемичок, за допомогою яких можна обходити будь-який фільтр і підсилювач при застосуванні зовнішніх фільтрів і підсилювачів. Приблизно такій має бути конфігурація звукової плати для якісного відтворення звуку. Сподіваюся, що і плата Montego II Quadzilla на Vortex 2 буде при сумірній ціні краще MX300, а модифікація Home Studio ще містить і цифровий вхід/вихід S/PDIF і оптичний вхід/вихід на основній платі.

Керуючись цим спостереженням можна виділити декілька пунктів, облік яких бажаний при виборі звукової плати :

• Бажано мати окремий лінійний вихід або перемички для обходу сигналом внутрішнього підсилювача, що дозволить не вносити в сигнал додаткових шумів при виведенні на зовнішній підсилювач.

• При використанні звукової плати як джерела сигналів для запису на магнітний носій потрібний фільтр, різальний частоту дискретизації. Це відноситься до будь-яких вихідних сигналів незалежно від того, як вони синтезувалися, будь то WAV, MIDI або сигнал синтезу.

• Для виключення проблем з відтворенням, оцифруванням і мікшуванням звуку з Audio CD, вимагається, щоб по входу для CD - ROM стояв фільтр того ж плану, що обумовлений в попередньому пункті.

• Для використання плати для якісного оцифрування аналогового звуку на вході потрібно хороший активний фільтр.

Пара моментів, які частково можуть пояснити відсутність вхідних(anti - aliasing) і вихідних згладжуючих(smoothing) фільтрів :

1. Безумовно, перед оцифруванням аналогового сигналу його необхідно пропустити через вхідний фільтр 4-8 порядку з частотою зрізу 20 кГц щоб подавити додаткові спектральні складові, дзеркальні основному спектру сигналу відносно частоти дискретизації. Зацікавлені можуть прочитати будь-яку книгу з основ цифрової обробки сигналів у бібліотеці або проглянути главу з відповідної книги прямо в книжковому магазині. Але, взагалі кажучи, більшість сучасних багаторозрядних(16 і більше) АЦП виконані на базі сигма-дельта технології. Відмінною рисою даних АЦП є істотно підвищена частота дискретизациия сигналу(1...15...20 Мгц залежно від реалізації) і постобробка цифрового потоку нардверным цифровим фільтром, вбудованим в АЦП до необхідної смуги(20 - 22 кГц). Оскільки додатковий спектр сигналу при цьому зміщується в область позамежних частот, то і достатнє його пригнічення можливо дуже простим фільтром. Очевидно цим і пояснюється відсутність вхідних фільтрів на входах плат або наявність абсолютно простенького фільтру 1-2 порядки, зухвалий подив у людей, які більш-менш стикалися з цими проблемами в професійних/любительських умовах.

2. Стосовно вихідних(що згладжують, поновлюючих - кому яка термінологія подобається :-) ) фільтрів. Багато, мабуть читали в описі CD ROM про те, що в нім стоїть 1 розрядний ЦАП з 8х частотою дискретизації. Очевидно, що і в них застосовується сигма-дельта технологія, що також дозволяє використати фільтри малих порядків для відновлення аналогового. Здається мені, що в High End CD програвачах, до яких не можна віднести CD ROM навіть з великою натяжкою, ця технологія не застосовується. Так що можна вважати, що з CD ROM приходить нормально відфільтрований аналоговий сигнал, який на звукових платах просто приходить на аналоговий мультиплексор, - до речі, одне з джерел додаткових гармонік, хоч і невеликих....

А тепер звернемося до виходу. Як правильно помічено, на більшості карт, особливо на дешевих, немає лінійного виходу. Сигнал подається на вихід через досить дешевий вихідний підсилювач із смугою посилення вхідного сигналу достатньої, щоб можна було рахувати сам підсилювач ще і фільтром... :-), на вході якого, знову таки коштує невеликий пасивний фільтр, щоб не перевантажувати підсилювач занадто сильно вищими гармоніками. Варто передбачити на такій платі наявність лінійного виходу, так відразу ж виникає проблема вихідного фільтру. Згадаємо, що для більш-менш пристойного відновлення сигналу потрібно, як мінімум, фільтр 4, а краще 8, порядку, що викликає потребу такої кількості прецизійних елементів, схильних до старіння, що у виробника волосся дибки стає. Використання активних фільтрів на комутованих конденсаторах компанії MAXIM(http://www.maxim-ic.com/efp/Filters.htm) або подібних було б хорошою ідеєю. Але їх вартість - $3.00 і вище викликає явні ознаки невдоволення у виробників звукових плат. Причому, це вартість на один канал - помножте це на 2, а то і на 4 канали і отримаєте вартість тільки фільтрів рівну вартості усієї плати в роздрібній торгівлі.

Висновок з усього цього напрошується наступний: якщо Вам дійсно потрібний якісний лінійний вихід і/або хороший якісний звук з колонок( а хто цього не хоче :-) ) тобто три шляхи:

• Використання дорогих звукових карт з лінійним виходом з хорошою фільтрацією + якісні колонки

• Використання карт з цифровим виходом(я думаю, що він скоро з'явиться і на досить дешевих картах) + якісний підсилювач з цифровим входом) + якісні колонки

Використання колонок з USB входом. "Цифровий звук" - це кінцево чисто рекламний хід для рядового споживача - динамічні грмкоговорители залишаються тими ж, незважаючи на будь-які назви.

3D звук, що це?

Звичайна друкарська преса, на жаль, неабияк неосвічена у багатьох речах, зокрема в питанні 3D звуку. Як результат, якщо мова заходить про ігри, то вам страшенно повезе, якщо в огляді гри згадується звук як такий, і вже набагато рідше можна зустріти згадку про 3D звуку. Якщо 3D звук все ж згадується, перевірте огляд на предмет коментарів від компаній, що займаються тривимірним звуком, для оцінки деяких перспектив технології, використовуваної в продукті і зроблених в огляді висновках.

Термінологія 3D звуку

Половина усіх дискусій в ньюсгруппах присвячені питанню що таке 3D" і що ні, аж до безглуздої семантики. Для протоколу, термін " stereophonic" означає тривимірний звук! (Від Грецького " stereos", що означає "просторовий, тривимірний, безперервний, суцільний, цілісний", а якщо ви не уявляєте собі, що означає " phonic"(акустичний, звуковий), то далі не читайте).

Упродовж років, ринок наводнявся різними видами технологій, які розширювали можливості апаратури переконливо відтворювати звук, що позиціонувався, в просторі на обмеженій кількості реальних акустичних колонок, і кожен називав усе це " 3D".

Припустимо, що існує щось, що називається "3D графікою", причому всюди під цим терміном розуміється "візуалізація в 2D просторі 3D моделей". Тепер уявимо, що існує технологія, яка дозволяє створити справжнє відчуття глибини зображення, і деякі люди переконані, що термін " 3D", стосовно графіки, має бути зарезервований для цієї технології. Я вважаю, що доки ми не маємо зображення, протяжністю 360 градусів із сприйманою глибиною, його не можна по справжньому вважати " тривимірним" ("3D.