Технология создания 3D звука




Практическое тестирование Intel High Definition Audio на примере кодека Realtek ALC880



Практическое тестирование
Intel High Definition Audio
на примере кодека Realtek ALC880

История возникновения спецификации High Definition Audio такова. С забвением DOS и приходом Windows закончилась эпоха разношерстных архитектур и прямого программирования звуковых карт. ОС Windows привела к появлению единых стандартов и единых API. В данном случае API (Application Programming Interface) - это единый стандартный интерфейс, служащий для высокоуровневого обращения к похожим функциям различных устройств, вместо низкоуровневого программирования под каждое устройство. В применении к звуку ОС Windows 3.11 содержала MME (Multi Media Extensions) в составе Windows API, с несколькими простейшими функциями по инициализации устройства, задания параметров работы, воспроизведения и записи звука. В 1996 году компания Microsoft выпустила довольно мощный DirectSound API с поддержкой многоканального звука, софтовой эмуляцией и возможностью аппаратного ускорения аудио функций, так что все звуковые карты начали обзаводиться DirectSound драйверами.

В 1997 году компания Intel представила стандартную спецификацию на массовые дешёвые аудио-кодеки, под названием AC‘97 (Audio Codec '97). Главным достижением внедрения этой спецификации можно считать улучшение качества звучания массовых звуковых карт за счёт полного разделения аналоговой и цифровой частей, и повышение максимально воспроизводимой частоты дискретизации до 48 кГц, для совместимости с форматом звука DVD-Video. Стандарт просуществовал достаточно долго, дожил до версии 2.3 и в настоящее время морально устарел.

AC'97 кодеки в качественных современных звуковых платах не применяются (вместо этого с успехом используются I2S-кодеки для бытовой и профессиональной аудио аппаратуры), и полностью сместились в low-end сектор, превратившись в убогий и глючный отключаемый "интегрированный AC'97-звук". Ввиду своей дешевизны посредственная реализация интегрированного звука дискредитировала само название стандарта, который имеет к этому мало отношения. Скажем, в воплощении Analog Devices и Intel (SoundMAX Cadenza на примере интегрированного AC'97-звука материнской платы Intel D845PEBT2, Интегрированный AC'97-звук на материнской плате Intel D815EFV) или NVIDIA (Практическое исследование мультимедийных и коммуникационных возможностей чипсета NVIDIA nForce) интегрированный AC'97 звук показывал вполне приемлемое качество и даже демонстрировал некоторые оригинальные фичи.

High Definition Audio (HD Audio) является преемником и эволюционным продолжением спецификации AC‘97. Новые кодеки имеют тот же форм-фактор и совместимы с HD Audio контроллерами снизу вверх. Вероятно, следуя принципу "пользователь покупает мегагерцы", в Intel выбрали название по основному отличительному признаку - поддержке звуковых форматов высокого разрешения, что совпадает с дословным переводом названия стандарта). Однако, несмотря на название, стандарт имеет и некоторые отличия. Основные из них приведены в таблице:

AC '97 High Definition Audio Преимущество HD Audio
16 бит 48 кГц максимум*
32 бит 192 кГц максимум Полноценная поддержка новых форматов, таких как DVD-Audio
5.1 5.1/7.1 Полноценная поддержка новых форматов, таких как Dolby Digital Surround EX, DTS ES
Полоса пропускания 11.5 Мб/с 48 Мб/с выход,
24 Мб/с вход
Выше полоса пропускания позволяет использовать большее число каналов в более детальных форматах
Фиксированная полоса пропускания Задаваемая полоса пропускания Используются только необходимые ресурсы
Определённый канал DMA DMA каналы общего назначения Поддержка многопоточности и нескольких подобных устройств
Одно звуковое устройство в системе Несколько логических звуковых устройств Поддержка концепции
Digital Home / Digital Office, вывод разных звуков на разные выводы для мультирумных возможностей и отдельного голосового чата во время онлайн-игр
Опорная частота задаётся извне, основным кодеком Опорная частота берётся от чипсета (I/O Controller Hub, ICH) Единый высококачественный задающий генератор для синхронизации
Стабильность работы зависит от стороннего ПО третьих фирм Универсальная архитектура звукового драйвера от Microsoft Единый драйвер для большей стабильности OS и базовой функциональности, не требуется специальная установка драйверов
Ограниченный device sensing / jack retasking Полный device sensing / jack retasking Полная поддержка audio Plug and Play
Стреомикрофон или 2 микрофона Поддержка массива из 16 микрофонов, максимум Более точные ввод и распознавание речи

* в последних версиях стандарта теоретически 20 бит 96 кГц, однако где в реальности найти запись в таком формате - остаётся загадкой

Остановимся подробнее на поддержке Microsoft Universal Audio Architecture (UAA), которая ранее планировалась к внедрению лишь в следующем поколении Windows (Longhorh). Совместимость с UAA подразумевает автоматическую установку в звуковом устройстве единого универсального драйвера от Microsoft, находящегося в операционной системе, корректно поддерживающего все базовые функции устройства и обеспечивающего воспроизведение звука без заиканий. При этом энтузиасты, конечно, могут сами установить очередной бэта-драйвер от производителя кодека с поддержкой более широкой функциональности (например, красивую панель с логотипом производителя или поддержку DS3D и EAX посредством программных алгоритмов Sensaura).

Для улучшения продвижения новой спецификации Intel совместно с Dolby разработали программу лицензирования и выдачи следующих логотипов Dolby компьютерам с High Definition Audio звуком:

  • Dolby Sound Room - поддержка 5.1 для одного слушателя и Dolby Digital, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic II
  • Dolby Home Theater - поддержка 5.1 для нескольких слушателей, Dolby Digital, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic II, а также создания DVD с Dolby Digital с помощью Dolby Digital Stereo Creator.
  • Dolby Master Studio - поддержка 7.1 для нескольких слушателей, Dolby Digital, Dolby Digital Live, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic IIx, а также создания DVD с полноценным Dolby Digital.

На презентации прошедшего IDF мелькали цифры требований по качеству и к аппаратной части, для получения Dolby Logo:

Low-tier PC Mid-tier PC Top-tier PC
Signal-to-Noise
relative to –20 dBFS
A-weighting
55 dB 65 dB 75 dB
Headroom
relative to –20 dBFS
20 dB 20 dB 20 dB
FR
Passband Ripple
20 Hz to 20 kHz
+0.5 / –3 dB
20 Hz to 20 kHz
+0.5 / –1 dB
20 Hz to 20 kHz
±0.5 dB
THD+N ≤–60 dBFS ≤–60 dBFS ≤–65 dBFS
FS Output Voltage without clipping 1Vrms<FSOV<2.2Vrms 1Vrms<FSOV<2.2Vrms 2Vrms<FSOV<2.2Vrms

Очень интересно нестандартное измерение сигнала/шума, по отношению к –20 dBFS, а не к полному размаху сигнала, а также требование к высокому уровню выходного сигнала, что практически автоматически обеспечит приемлемое отношение сигнал/шум. Уровень искажений -60 дБ соответствует в процентах 0,01%, а этого явно недостаточно для получения качественного звука. Требования на неравномерность АЧХ легко выполнимы для ЦАП и имеют слабое отношение к качественному звуку, однако, возможно это заставит применять более высококачественные ОУ на выходе кодека. С другой стороны, сам факт необходимости перепроектирования преобразователей и получения сертификации может простимулировать появление более высококачественных микросхем кодеков.









Начало  Назад  Вперед