Внешняя звуковая карта назначение. Звуковые карты от и до
Звуковая карта (или плата) – устройство, отвечающее за воспроизведение звука. Это обязательный компонент любого современного компьютера, ведь без него невозможны даже такие простейшие действия, как прослушивание музыки, просмотр фильма или видеоролика, воспроизведение звукового ряда любой компьютерной игры.
Приступая к выбору звуковой карты для компьютера, следует знать, что они выпускаются в трех формах:
- внутренние интегрированные;
- внутренние дискретные;
- внешние.
Интегрированные звуковые карты являются самым бюджетным вариантом. Это отдельная микросхема, впаянная в материнскую плату. Обычно на более солидные системные платы припаивают более качественные звуковые чипы, а материнские платы попроще содержат недорогой чип (например, «Realtek»).
Однако экономия на покупке звуковой карты оправдана лишь в том случае, когда к качеству воспроизводимого звука не предъявляются сколько-нибудь высокие требования. Следует заметить, что сами по себе звуковые чипы могут выдавать достаточно качественный звук, однако, после впаивания на результат их работы начинают оказывать воздействие внешние факторы. В первую очередь, это электрические шумы, которые неизбежно возникают на системной плате и влияют на характеристики аналоговой части звукового сигнала.
Кроме того, встроенный звуковой адаптер не имеет собственного процессора. Соответственно увеличивается нагрузка на центральный процессор, что в некоторых случаях может приводить к задержке звукового сигнала или «подвисанию» звука. Не стоит забывать и о том, что интегрированные карты не рассчитаны на подключение мощных высококлассных внешних устройств. Они могут работать лишь с недорогими наушниками и микрофонами, а также с мультимедийными системами акустики.
Дискретные звуковые карты
Дискретная звуковая карта представляет собой самостоятельную плату, которая устанавливается в свободный PCI слот. Это самый древний тип плат – именно их применение в свое время превратило безмолвные ЭВМ в мультимедийные компьютеры. Дискретные карты имеют звуковой процессор, который выполняет функции обработки звука, микширования звуковых потоков и так далее. Это дает возможность уменьшить нагрузку на центральный процессор, что, безусловно, повышает производительность компьютера и улучшает качество воспроизведения звукового сигнала.
Такие платы дают более пристойный звук в сравнении с интегрированными. Как правило, при их использовании не наблюдаются помехи и задержки звука. Можно использовать более мощные внешние устройства – качественные колонки или наушники, возможно подключение системы «домашний кинотеатр». Обычно в комплекте с дискретной звуковой картой поставляется диск с программным обеспечением, которое, кроме прочего, позволяет производить обработку звука в автоматическом режиме. Ручная настройка, как правило, выполняется через установленный на компьютере аудиоплеер.
Внешние звуковые карты
Для получения высококачественного профессионального звука необходима установка внешней звуковой платы . Безусловно, это должно быть хорошее дорогое устройство. Дешевые USB-карты качественным звуком не отличаются. Внешние звуковые платы появились достаточно недавно. Они выглядят как небольшие пластмассовые или металлические коробочки, оснащенные определенным количеством входов и выходов для подключения внешних устройств. Некоторые платы дополнительно снабжены различными настроечными регуляторами. К компьютеру такие звуковые карты подключаются при помощи USB или WiFi интерфейсов.
Внешние платы гораздо более функциональны, чем внутренние. Они позволяют использовать весь широчайший диапазон возможностей качественной аудиоаппаратуры. Кроме функции вывода звука, они реализуют и функцию записи звуковых сигналов – на корпусе имеются входы для подключения различных типов микрофонов.
Каждая внешняя звуковая карта поставляется в комплекте с программным обеспечением. Как правило, это пакет приложений, которые позволяют настроить выводящие устройства на максимально комфортный звук. Кроме того, они обеспечивают автоматическое обновление драйверов, что является достаточно удобным.
Итоги
Подводя итоги, следует заметить, что при выборе типа звуковой платы в первую очередь нужно ориентироваться на требуемое качество звука и уровень акустической аппаратуры, которую планируется использовать.
Прошли времена, когда компьютеры попадали на прилавки магазинов «глухонемыми»: сегодня встроенная звуковая карта есть даже в самых бюджетных моделях. Теперь колонки или наушники можно подключить к любому компьютеру – будь он офисный или игровой, десктопный или мобильный, дорогой или дешевый.
Проблема в том, что качество звука на выходе встроенных карт зачастую оставляет желать лучшего. Любому понятно, что при выборе материнской платы покупатель в последнюю очередь обратит внимание на характеристики встроенной звуковой карты; понимает это и производитель. Поэтому первым (и зачастую единственным) критерием выбора производителем звукового чипа на материнскую карту является его цена.
Дешевые звуковые чипы имеют низкоразрядные ЦАП с малым быстродействием и, зачастую, сильно шумят – в результате звук на выходе оказывается весьма далеким от идеала. И если для офиса такого качества звука может оказаться и достаточно, то для домашнего компьютера возможностей встроенной звуковой карты уже может быть недостаточно - если вы подключаете к компьютеру акустическую систему 5.1 (или 7.1) то для получения действительно объемной звуковой картины вам понадобится соответствующая звуковая карта.
Отдельная звуковая карта потребуется и для игрового компьютера – встроенные карты не поддерживают используемые в играх технологии объемного звука.
Если вы увлекаетесь написанием музыки и/или игрой на музыкальных инструментах, вам потребуется звуковая карта с Midi-интерфейсом и (возможно) высокоомным входом для подключения электрогитары.
Классификация звуковых карт.
Хотя принцип работы всех звуковых карт один, по характеристикам и поддерживаемым форматам их принято делить на два класса: профессиональные и мультимедийные.
Профессиональные звуковые карты используются, как следует из названия, для профессиональной работы со звуком:
- для создания высококачественных записей со студийных микрофонов;
- для записи музыки с подключенных музыкальных инструментов;
- для "озвучки" (в т.ч. многоголосой) и наложения звуковых эффектов на аудиодорожки фильмов;
Такие карты чаще всего внешние, оснащены специализированными разъемами, регуляторами и многоканальными высокопроизводительными АЦП (аналогово-цифровыми преобразователями). ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи) на таких картах тоже имеют высокое быстродействие и разрядность, обеспечивая вывод на динамики качественного звука. Основной недостаток таких карт – они дороги. Кроме того, такие карты обычно не поддерживают игровые форматы объемного звука.
Мультимедийные карты рассчитаны на рядового пользователя и представлены в широком диапазоне, как цен, так и прочих характеристик. Для таких карт характерны отсутствие профессиональных разъемов, минимум регулировок и простой (чаще одноканальный) АЦП. Зато, даже в самых дешевых звуковых картах этого класса объявлена поддержка форматов объемного игрового звука.
Характеристики звуковых карт.
Расположение карт бывает внешним или внутренним. Внутренние карты, как следует из названия, устанавливаются внутрь компьютера в свободный слот расширения. Внешние карты имеют свой корпус и располагаются снаружи компьютера, соединяясь с ним по интерфейсному кабелю (обычно USB). Такие устройства чаще всего используются с мобильными компьютерами – ноутбуками и планшетами. Впрочем, нередко встречается и использование профессиональных внешних звуковых карт с десктопным компьютером – встроенные карты имеют площадку под разъемы ограниченных размеров, и большое количество разъемов на ней просто не уместится.
Формат звуковой карты соответствует количеству каналов воспроизведения и определяет, будет ли полноценно работать подключенная к звуковой карте многоканальная акустическая система. Большинство звуковых карт обеспечивают воспроизведение только стерео звука (формат 2.0, два канала воспроизведения). Для подключения и полноценного использования систем объемного звука 5.1 (6 каналов) и 7.1 (8 каналов) понадобятся соответствующие звуковые карты.
Разрядность ЦАП определяет, насколько достоверно будет озвучиваться аудиофайл высокого качества. Важно понимать, что при воспроизведении аудиофайла, записанного с разрядностью 16 бит (например, треков audio CD) разницы между воспроизведением его через ЦАП разрядностью 16 или 24 не будет. Разрядность 16 бит подразумевает 65536 градаций амплитуды – в большинстве случаев этого достаточно. Но теоретически, в идеальных условиях, человеческое ухо способно обеспечить большее разрешение. И если о разнице между записями с дискретизацией 96 кГц и 48 кГц можно спорить, то отличить 16-битный звук от 24-битного при отсутствии фонового шума могут многие люди с хорошим слухом. Поэтому, если вы собираетесь использовать звуковую карту для прослушивания качественного аудио (DVD и Blu-ray) и озвучивания Blu-Ray фильмов, следует выбирать модель с разрядностью ЦАП 24.
Максимальная частота ЦАП определяет, с какой частотой цифровые данные будут конвертироваться в аналоговый сигнал. Чем выше частота дискретизации, тем результат преобразования ближе к исходному сигналу. Казалось бы, чем выше этот показатель, тем лучше. Но, согласно теореме Котельникова, для передачи сигнала любой частоты достаточно частоты дискретизации, вдвое большей частоты самого сигнала. С учетом того, что самая высокая частота, различимая на слух – 20 кГц (у большинства людей верхняя граница слышимого звука вообще проходит в районе 15-18 кГц), частоты дискретизации в 40 кГц должно быть достаточно для качественной оцифровки любого звука. Частота дискретизации audio CD: 44.1 кГц, и максимальная частота дискретизации mp-3 файлов: 48 кГц, выбраны как раз исходя из этого критерия. Соответственно, ЦАП звуковой карты, проигрывающей аудиотреки и mp3-файлы, должен иметь частоту дискретизации не менее 48 кГц, иначе звук будет искажаться.
Теоретически, такой частоты дискретизации должно быть достаточно, но практически иногда возникает надобность в большей частоте: реальный аудиосигнал не полностью отвечает требованиям теоремы Котельникова и при определенных условиях сигнал может искажаться. Поэтому у ценителей чистого звука популярны записи с частотой дискретизации 96 кГц.
Частота дискретизации ЦАП выше, чем у исходного файла, на качество звука не влияет, поэтому приобретать звуковую карту с частотой ЦАП выше 48 кГц имеет смысл, только если вы собираетесь прослушивать на компьютере помощью blu-ray и DVD-аудио или loseless музыку с частотой дискретизации, большей 48 кГц.
Если вы твердо нацелились на приобретение звуковой карты с частотой дискретизации выше 48 кГц, то экономить на покупке не стоит. ЦАП, как и любое другое аудиоустройство, добавляет в сигнал собственный шум. У недорогих моделей шумность может быть довольно высокой, а с учетом высокой частоты дискретизации, на выходе такого преобразователя может появиться опасный для динамиков ультразвуковой шум. Да и в слышимом диапазоне шумность может оказаться настолько высокой, что это затмит весь выигрыш от повышения частоты дискретизации.
Максимальная частота
и разрядность АЦП
определяют, насколько точно аналоговый сигнал с микрофонного или линейного входа будет преобразован в цифровой. Эти параметры важны в том случае, если карта предназначается для записи высококачественного звука. Для большинства бытовых потребностей достаточно одноканального АЦП с максимальной частотой в 44.1 кГц и разрядностью в 16 бит.
Для записи стереозвука необходимо наличие минимум 2-х каналов записи
.
 |  |  |
PCI | PCI-E | USB |
Интерфейс подключения определяет, каким образом звуковая карта будет подсоединена к компьютеру. PCI и PCI-E – интерфейсы подключения внутренних звуковых карт, которые должны устанавливаться в соответствующий слот материнской платы. USB – интерфейс подключения внешних звуковых карт.
Соотношение сигнал/шум определяет уровень шума, добавляемого в сигнал самой звуковой картой. Чем выше этот показатель, тем более чистым остается звук. Для прослушивания музыки нежелательно, чтобы этот показатель был ниже 75 дБ. Hi-Fi аппаратура обеспечивает минимум 90 дБ, а высококачественные Hi-End устройства способны обеспечить отношение сигнал/шум в 110-120 дБ и выше.
Поддержка EAX, OpenAL, A3D определяет, поддерживает ли карта игровые форматы объемного звука. С помощью этих форматов (при посредстве многоканальной акустической системы) в пространстве создаются мнимые источники звука, отражения звука от виртуальных стен и прочие звуковые эффекты. Разумеется, для всего этого необходимо, чтобы сама игра тоже поддерживала этот формат.
Поддержка ASIO
. ASIO – программный интерфейс непосредственного (в обход операционной системы) обмена данных между драйвером звуковой карты и программой записи/воспроизведения звука. Необходимость этого формата возникла из-за того, что ОС Windows (в которой используется этот формат) при высокой загрузке системы может задерживать передачу звуковых данных. На слух это определяется как "заедания" и "притормаживания" звука. И, если (к примеру) при просмотре фильма на единичные такие случаи можно и не обратить внимания, то при профессиональной обработке звука подобное, разумеется, недопустимо.
В то же время поддержка ASIO не является гарантией того, что аудиодорожки будут звучать без задержек - многое зависит от качества звуковой карты и драйверов к ней. Не стоит ждать большого эффекта от включения этого режима на дешевой карте базового уровня.
Наличие цифрового выхода (S/PDIF, HDMI) позволяет передавать аудиосигнал в цифровом виде на аудиоаппаратуру, которая может принимать такой сигнал - например, на домашний кинотеатр. При таком подключении параметры ЦАП звуковой карты неважны - преобразование цифрового сигнала в аналоговый производит ЦАП домашнего кинотеатра. Такое подключение оправдано в том случае, если ЦАП домашнего кинотеатра качественнее того, что встроен в звуковую карту.
Наличие цифрового входа позволяет получать цифровой сигнал от аудиоаппаратуры (например, цифровых микрофонов и аудиопроигрывателей). При использовании цифрового входа, характеристики АЦП звуковой карты неважны - звук уже попадает в карту в цифровом виде. В этом случае работу по преобразованию аналогового звука в цифровой (если оно производится) берет на себя АЦП устройства, с которого идет цифровой аудиосигнал.
Наличие встроенного усилителя для наушников будет нелишним, если вы часто сидите перед компьютером в наушниках. Если у вас есть качественный высокоомный наушник, наличие усилителя просто необходимо - иначе звучать они будут тихо. Можно купить отдельный усилитель для наушников , а можно - выбрать звуковую карту со встроенным усилителем.
Фантомное питание микрофона используется при подключении конденсаторных студийных микрофонов – считается, что такой микрофон обеспечивает наилучшую запись голоса. Для подключения обычных динамических микрофонов фантомное питание следует отключать, иначе микрофон может выйти из строя.
Высокоомный инструментальный вход (Hi-Z) предназначен для прямого подключения электронных музыкальных инструментов c высоким сопротивлением звукоснимателя (например, электрогитар, электровиолончелей, скрипок и т.д.) При подключении таких инструментов к обычному линейному входу, амплитудно-частотная характеристика сигнала может исказиться.
Балансные входы и выходы необходимы, когда требуется повышенная защита от наводимых на аудиокабели помех. В отличие от обычных (небалансных) входов, в балансных используется три провода на канал вместо двух. В обычном входе один провод - земля, по второму передается аудиосигнал. Наведенные на аудиосигнал помехи беспрепятственно попадают на вход АЦП, портя основной звук. В балансном входе один провод - земля, второй - аудиосигнал, третий - аудиосигнал в противофазе. В карте аудиосигнал в противофазе вычитается из основного, при этом наведенная помеха - поскольку она идет в одной фазе на обоих сигналах - пропадает, а полезный сигнал усиливается.
На балансных входах довольно часто применяется универсальный разъем, который может работать и как балансный и как небалансный.
Поддержка ASIO, фантомное питание микрофона, высокая частота и разрядность АЦП, наличие балансных, инструментальных и Midi входов – отличительные особенности профессиональных звуковых карт, способных производить высококачественную запись звука.
Эволюция порой меняет предметы до неузнаваемости. Взгляните на тех же обезьян… Конкретно в IT-индустрии это происходит настолько быстро, что зачастую старые названия предметов уже никак не могут соответствовать сути. Разве повернется язык назвать килограммовую махину в железном боксе с кучей ручек «картой»? А ведь иначе никак…
Историческая справка
PC Speaker был первым. И, что удивительно, до сих пор существует во всех современных PC. Включая компьютер вы слышите его немелодичные трели…
PC Speaker реально использовался для воспроизведения музыки в старых DOS’овских игрушках и простейших программах для написания музыки, в основном обучающих - «пищалка» умела и умеет воспроизводить элементарные звуки заданной частоты. В 80-х PC Speaker использовали также для воспроизведения более сложной музыки, но очень недолго.
В 1982 году появилась звуковая плата Tandy. Вернее, платой это чудо назвать трудновато: штуковина имела встроенный динамик и воспроизводила через него звуки заданной частоты и громкости.
Затем был Covox. Это довольно несуразное устройство, которое подключалось к компьютеру через принтерный (!) LPT-порт и воспроизводило звук с помощью первого в истории PC цифроаналогового преобразователя. В Сети до сих пор валяется достаточно много руководств по созданию самодельного Covox’а.
Первой же массовой компьютерной звуковой платой стала Adlib. Секрет успеха состоял в том, что она использовала чип от Yamaha, разработанный для использования в игровых автоматах. Помните PacMan’а? Душераздирающие пищащие звуки были перенесены в первые DOS-игры, что радовало первых PC-геймеров невероятно. Все приличные игры с 1987 начали использовать возможности Adlib-синтезатора. Плата была способна воспроизводить девять видов музыкальных инструментов и шесть ударных, что по тем временам было вершиной инженерной PC-мысли.
Ну а в 1989 появился Sound Blaster. Новая плата была откровенным клоном Adlib, но к музыкальному синтезатору добавила поддержку цифровых записей - Sound Blaster’ы позволяли воспроизводить и записывать любые звуки в формате 8 бит, 22кГц. SB мгновенно стал стандартом де-факто; все игры и музыкальные программы поддерживали Sound Blaster.
Далее пошли SB-модификации: SB 2.0, SB Pro с поддержкой стерео, и венец творения - Sound Blaster 16. Последняя плата стала объектом клонирования самыми различными азиатскими производителями, за счет чего заявление о SoundBlaster-совместимости стало синонимом высококлассной для первой половины 90-х звуковой платы.
Стандартом мультимедиа стал режим 16 бит, 44кГц - так называемое «CD-качество», будучи, впрочем, таковым только формально. На самом же деле качество звучания плат тех лет было настолько отвратительным, что ни о каком CD-качестве и речи не шло.
Одним из самых значительных переворотов в мире звуковых плат стал Sound Blaster Live!. Он ознаменовал переход с устаревшей шины ISA на PCI, что дало море новых возможностей: огромную пропускную способность, использование памяти компьютера для хранения сэмплов и многое другое. Качество звучания Live! было значительно выше всех своих предшественников и остается приемлемым до сих пор.
На этом история заканчивается, и начинается «наша эра».
Зачем они нужны
Сегодня звуковые карты – это целый класс устройств, многие из которых служат гораздо более высоким целям, чем простой вывод MP3-файлов в пятидолларовые колонки. Они становятся центрами домашних кинотеатров, Hi-Fi систем, домашних и профессиональных студий…
Кстати, платы называли платами собственно потому что они представляли из себя печатную плату, вставляемую в ISA или PCI-слот. Сегодня же звукокарты подключают и через USB, FireWire, PCMCIA… Короче, пора разобраться.
Классификация звуковых карт
Встроенные звуковые карты
Куда они встроены? В материнские платы. Прямо на «мать» напаивают входы/выходы и кодеки, а всю вычислительную обработку на себя берет центральный процессор. Подобное звуковое решение почти бесплатно, потому и для непритязательных пользователей более чем приемлемо – несмотря на отвратительное качество звучания. Не пытайтесь использовать эти устройства для воспроизведения MP3-файлов с качеством выше 96кб/с! Не почуствуете разницы. Во избежание шока ни при каких условиях не втыкайте в эти платы микрофон – не узнаете свой голос.
В последних материнских платах встроенные карты предусматривают 5.1-выход – то есть, теоретически, даже с помощью такой штуки можно построить «домашний кинотеатр», подключив комплект акустики 5.1. Но этот вариант – для самых ярых ненавистников звука в современном кино.
Ценовой диапазон: $0-4 (в виде доплаты за материнскую плату с аудио).
Мультимедийные звуковые карты
Это наиболее древняя категория плат: именно они появились первыми и сделали компьютер средством воспроизведения и записи музыки. Эти карты, в отличие от встроенных, обладают собственным звуковым процессором, который занимается обработкой звука, расчетом трехмерных звуковых эффектов используемых в играх, микшированием звуковых потоков и т.п., что позволяет разгрузить центральный процессор компьютера для обработки более важных задач.
Как правило, качество звука в отдельных мультимедиа-картах действительно выше оного у встроенных. К ним можно не стесняясь подключать не самые плохие компьютерные колонки и наборы акустики – хотя до уровня Hi-Fi тут еще очень далеко. Домашний кинотеатр будет звучать уже более-менее пристойно в сочетании с комплектами 5.1-акустики, сделанными специально для компьютерного применения.
Более того, записывать звук с помощью мультимедийных карт уже кое-как можно: на уровень караоке вполне потянет. Да и несложные программы для работы со звуком будут нормально функционировать.
Несколько лет назад рынок мультимедийных плат был весьма насыщенным, велись бои производителей и их продуктов… Самыми яркими конкурентами были Aureal и Creative. Карты этих компаний использовали разные алгоритмы работы с 3D-звуком – у каждой были свои поклонники.
С приходом материнских плат со встроенным аудио конфликты разрешились сами собой: все производители дешевых звуковых карт умерли. На плаву осталась только Creative со своей линейкой Sound Blaster Audigy/Audigy2, считающейся топовым уровнем в мультимедиа.
Ценовой диапазон: $15-80.
Полупрофессиональные звуковые карты
Собственно называть эти платы можно по-разному – либо полупрофессиональные, либо топовые мультимедийные… Но скорее это все же полупрофессиональные платы. Как правило их выпускают производители профессионального оборудования, ориентируясь не на музыкантов, а на любителей хорошего звука. Иными словами – карты для аудиофилов.
Они отличаются от мультимедийных в первую очередь профессиональными схемотехническими решениями и высоким качеством воспроизведения звука. При этом в них, как правило, не используются серьезные звуковые процессоры, и опять же всю тяжесть обработки 3D-звука взваливает на себя центральный процессор.
Зато для прослушивания музыки эти карты подходят идеально. При наличии хорошей акустики, лишенной позорного определения «компьютерная», или приличных наушников вы сможете получить звучание, близкое к недорогой Hi-Fi системе. Вы наконец-то сможете отличить MP3-файлы от нормальных записей… И начнете бояться низкокачественных «эмпэтришек» как огня.
В качестве основы для кинотеатрального звука такие карты также вполне сгодятся. Звук будет чистым, не искаженным – вобщем, очень приличным.
Как правило, карты от производителей профессионального оборудования комплектуются драйверами для профессиональных же программ для работы с музыкой и звуком. Так что такая плата станет отличным стартом для начинающего музыканта. Впрочем, многие из этих карт непригодны для профессиональной записи звука и в этом плане ничуть не лучше своих мультимедийных коллег.
Ценовой диапазон: $80-200.
Профессиональные звуковые карты
Эти карты рассчитаны на профессиональных музыкантов, аранжировщиков, музыкальных продюсеров… Всех, кто занимается производством и записью музыки. В соответствии с задачами – и особенности: высочайшее качество воспроизведения и записи звука, минимум искажений, максимум возможностей для работы с профессиональным ПО и подключения профессионального оборудования.
У профессиональных карт как правило нет мультимедийных драйверов и поддержки DirectX, что делает многие из них бесполезными в играх. Они не поддерживают даже стандартные системные регулировки громкости – каждый канал регулируется в специальной контрольной панели, показывающей уровень сигнала в децибеллах.
Входы/выходы вместо стандартного «миниджека» выполнены либо на «тюльпанах» RCA, либо на «больших джеках», либо в виде разъемов XLR, выведенных с помощью специальных интерфейсных кабелей. Многие карты располагают внешним блоками, куда выводятся все разъемы для удобства подключения. Компьютерные колонки здесь просто некуда воткнуть… Эти карты рассчитаны на подключение профессиональных студийных акустических мониторов, микшерных пультов, предусилителей и прочих «серьезных» устройств.
Впрочем, недорогие профессиональные карты могут стать лучшим выбором для настоящего ценителя качественного звука. Карты с разъемами на RCA очень удобны для подключения Hi-Fi аппаратуры и станут хорошим источником звука для приличной аудиосистемы. Карты с выходами «стереоджек» позволят подключать дорогие наушники без переходников и сопутствующих искажений. Впрочем, как основа для домашнего кинотеатра подойдут лишь немногие из профессиональных плат, количество выходов которых позволит подключить все шесть АС. Ведь здесь главное не количество каналов, а качество звучания каждого из них.
Ценовой диапазон: $200-$...
Внешние звуковые карты
Это относительно свежая тенденция в мире звуковых плат, получившая свое развитие лишь за последний год. Внешние звуковые платы подключаются к компьютеру с помощью интерфейсов USB, USB 2.0 или FireWire.
Для чего делают эти устройства?
Во-первых, вынос карты за пределы корпуса PC позволяет легко решить некоторые проблемы, связанные с наводками и помехами, идущими от других компонентов компьютера и влияющих на качество звука. Производители дорогих плат решают эти проблемы с помощью качествнных элементов, специальной изоляции и т.п., что повышает стоимость устройства.
Во-вторых, все большую популярность набирают barebone-системы – небольшие системные блоки с большим количеством интерфейсных разъемов и, как правило, не более чем одним PCI-слотом, занять который, возможно, придется чем-то более нужным для пользователя чем звукокарта.
В-третьих, портативная профессиональная звуковая плата, подключаемая «на лету» к любому компьютеру – это готовая портативная студия!
Но есть и проблемы. Первые выпущенные для USB устройства не обрели должной популярности из-за невысокой пропускной способности этого интерфейса. Вводились ограничения на количество и качество передаваемых сигналов. Тем не менее на рынке еще достаточно мультимедийных USB-карт, предоставляющих пристойное звучание и небольшое количество вводных/выводных каналов.
Сегодня наблюдается настоящий бум на профессиональные карты, подключаемые по шине FireWire: за счет высокой пропускной способности интерфейса не возникает практически никаких проблем с количеством каналов и качеством сигнала.
Ценовой диапазон: $60-$1000-...
Из чего они сделаны
Прежде чем перейти к обзору конкретных устройств, следует разобраться с тем, из чего же собственно сделаны сами звуковые платы. Что влияет на качество звука? В чем принципиальные отличия между картамии за $10, за $100 и за $1000?
Подробное описание устройства звуковой платы вы найдете в отдельной публикации в этом номере журнала -- мы же остановимся на самых основных элементах.
Если устройство правильно и без явных огрехов спроектировано, важнейшим элементом, отвечающим за качество звучания будет ЦАП – цифроаналоговый преобразователь. Это чип, выполняющий единственную задачу: преобразовать входной цифровой поток звука в аналоговый сигнал, который после усиления подается во все звуковоспроизводящие устройства – наушники, акустические системы. ЦАП является неотъемлемым элементом любого устройства, имеющего дела с цифровым звуком: CD-, DVD-плееры, флэш-плееры, MD-плееры…
Дешевые ЦАПы обходятся с сигналом плохо: выходной поток богат на искажения, имеет невысокий динамический диапазон, шумит; впрочем, в шуме часто виноваты другие неудачные схемотехнические решения на плате. Именно поэтому звук получается недетальным, нечетким, неестественным.
Более серьезные преобразователи используют различные системы фильтрации, коррекции, сглаживания сигнала, интерполяции и прочего, что в результате благоприятно сказывается на качестве звука.
Таким образом, лишь увидя преобразователь, установленный на плате, можно вынести предварительный вердикт о уровне звучания устройства. Например, в мультимедийных и встроенных картах очень распространены копеечные преобразователи компании Sigmatel, которые звучат весьма отвратительно. Не радуют звуком и худшие преобразователи Crystal, Philips.
На более дорогих платах можно встретить преобразователи AKM, Wolfson, Burr-Brown – их наличие говорит о хорошем потенциале продукта. Конечно, у каждого производителя есть свои топовые и дешевые чипы – но эти две марки в производстве откровенного ширпотреба замечены пока не были.
Очень широка линейка преобразователей Crystal: кроме упомянутых убогих компания делает ЦАПы для профессиональных и супердорогих устройств, устанавливаемых на картах ценой более $1000.
Таким образом, наш лозунг таков: «скажи мне какой у тебя ЦАП – и я скажу тебе кто ты!». Именно поэтому, например, все заявления о суперзвучании карты Creative Audigy по сравнению с ее предшественником SB Live! опровергались изучением маркировки на DA-чипе. Маркировка говорила о преобразователе Sigmatel отнюдь не топовой серии. Опять пожадничали поставить что-нибудь получше... А вот в Audigy2 красуется достаточно серьезный чип от Crystal – отсюда и гораздо более качественный звук последней карты Creative.
Что касается записи звука – здесь все в точности так же, только вместо ЦАПа работает АЦП – аналого-цифровой преобразователь.
Будет неверным утверждать, что ЦАП – единственное звено, ответственное за качество звука. Условия может испортить дешевая схемотехника на плате, вносящая помехи, шумы и искажения в аналоговый сигнал, а также драйверы и DSP-процессор платы. Например, в большинстве мультимедийных плат существует огрех, связанный со стандартом AC’97, устанавливающим основную частоту дискретизации звука равной 48кГц. При этом большинство звукового материала записано в частоте 44кГц – так как самым популярным аудионосителем звука до сих пор является компакт-диск. Поэтому при прослушивании любой звук конвертируется драйверами или DSP-чипом в формат 48кГц, что вносит достаточно серьезные искажения в звучание.
Думаю, теории уже хватит – пора перейти к конкретным экземплярам.
К делу
Итак, на разделочном столе лежит четыре звуковых карты – четыре ярких представителя различных классов, каждая со уникальными возможностями и особенностями. Наша задача – разобраться наконец, что же творится на рынке современного компьютерного аудио.
M-Audio Revolution 7.1
Выходы: 4 аналоговых стереовыхода (minijack), 1 цифровой выход S/PDIF (RCA, «тюльпан»)
Входы: 1 стерео линейный, 1 моно микрофонный (minijack)
Поддержка технологий 3D-звука: DirectSound 3D, EAX 1.0/2.0, Sensaura, 7.1 surround
Цена: $115
M-Audio – известное имя в сфере профессионального аудио, и Revolution 7.1 – первая мультимедийная звуковая плата этого производителя. В чем же ее отличия от более серьезных продуктов?
По сути, в мелочах. Во-первых, все аналоговые разъемы выполнены на «мини-джеках», что облегчает подключение компьютерных колонок, недорогих гарнитур и наушников. Во-вторых, плата оснащена микрофонным входом, что бывает либо на дешевых, либо на очень дорогих устройствах. В-третьих, драйверы и возможности карты заточены под работу с 3D-звуком в играх: поддерживаются технологии Sensaura и EAX. Что касается спецификации 7.1 – пока это скорее роскошь, и реально записей (фильмов), использующих схему объемного звука 7.1 почти нет. Впрочем, при расчете эффектов в играх используются все 8 каналов.
Гораздо интереснее узнать, что же малютке Revolution досталось в наследство от своих втрое дорогих профессиональных братьев.
Во-первых, карта построена на звуковом чипе VIA Envy24HT, последней модификации процессора Envy24, установленного на огромном количестве профессиональных плат разных производителей. Процессор позволяет работать с цифровым аудио в форматах до 24бит/192кГц и количеством выходных каналов до 8, что и задействовано платой. Еще одним следствием использования столь серьезного чипа становится полноценная работа платы в профессиональных аудиоприложениях – прилагаются драйвера ASIO 2.0 (их использует ПО, построенное на технологии VST – Cubase, Samplitude и т.п.). За счет этого высокие задержки, корторыми славятся все мультимейдиные карты, Revolution не грозят.
Ну и последнее – наличие качественных преобразователей AKM. Карта построена на двух DAC’ах: недорогом 6-канальном AK4355 и продвинутом стереоЦАП AK4381. Первый используется для вывода звука на surround-каналы, второй заведует основным стеревыходом. Таким образом, качество звука основного канала выше остальных; это значит, что Revolution в качестве многоканальной платы вывода непригоден.
Преобразователь АЦП – AKM AK5380, также не топовый, но достаточно приличный. Записывать с помощью Revolution можно – например, оцифровывать аналоговые записи, подключать внешние плееры и т.п.
Резюме: Revolution – прекрасная плата для качественного прослушивания музыки и просмотра DVD, обладающая высоким качеством звука, имеющая бескомпромисные возможности для работы с профессиональным аудиософтом.
Audiotrak Maya44 MKII
Выходы: 2 аналоговых стереовыхода (1/4 Jack), 2 цифровой выхода S/PDIF: RCA, оптический
Входы: 2 стерео линейных (1/4 Jack), микрофонный предусилитель
Воспроизведение: до 24бит/96кГц
Воспроизведение: до 24бит/96кГц
Цена: $139
Audiotrak – это подразделение известной в профессиональных кругах компании ESI, выпускающей дорогие аудиоинтерфейсы, профессиональные мониторы и т.п. Audiotrak занимается производством бюджетных профессиональных и мультимедийных звуковых плат. Maya44 MKII – это топовый продукт профессиональной линейки компании. Разница в цене с M-Audio Revolution – минимальная, а вот возможности и предназначение плат совершенно разные.
Итак, Maya44 MKII рассчитана прежде всего на музыкантов. Соответственно, задачи плата решает следующие: качественно воспроизводить и записывать аудио, работать в профессиональном звукозаписывающем ПО.
На карте вместо миниджеков напаяны разъемы стереоTRS – в народе «большие джеки». Обычно на профессиональных устройствах эти разъемы монофонические – то есть по одной «дырке» на каждый канал. Здесь же каждый разъем стереофонический. С одной стороны, удобно – можно напрямую подключать профессиональные наушники без переходников на миниджек, с другой – подключение, например, усилителя или активных АС придется проводить как раз с помощью переходника.
Плата построена на том же процессоре, что и Revolution -- Envy24HT, вернее, специальной «урезанной» версии, обладающей меньшим количеством выходных каналов. Все плюсы на месте: полноценная работа с профессиональным ПО с помощью ASIO 2.0, низкие задержки. Признак профессиональной карты – в системе Maya44 MKII видится как несколько устройств, каждое из которых является одним из входов/выходов карты. Т.е. вы можете посылать звуковые потоки с разных программ напрямую на разные выходы. Еще одна интересная особенность – функция DirectWire, позволяющая соединять любые виртуальные входы и выходы друг с другом на программном уровне – без каких-либо потерь в качестве сигнала.
Например, чтобы записать звук из WinAmp в секвенсор Cubase вы должны соединить выходы WDM (стандартный аудиодрайверы Windows) со входом ASIO. Таким образом можно, например, записать запрещенные к редактированию и копированию файлы WMA, не потеряв ни бита качества исходного файла.
На Maya44 MKII установлены не самые дорогие преобразователи Wolfson, дающие, тем не менее, очень чистый без искажений звук, недоступный мультимедийным звуковым платам. Карта более чем пригодна для начального уровня профессиональной записи и воспроизведения звука.
Резюме: Учитывая цену, Audiotrak Maya44 MKII является лучшим решением для начинающего музыканта.
M-Audio Firewire 410
Выходы: 8 аналоговых моновыходов (1/4 Jack), два выхода на наушники (1/4 Jack), 2 цифровой выхода S/PDIF: RCA, оптический
Входы: 2 моно линейных (1/4 Jack), 2 моно микрофонных, 2 цифровых S/PDIF: RCA, оптический, MIDI 1x1
Воспроизведение: до 24бит/192кГц
Воспроизведение: до 24бит/96кГц
Поддержка технологий 3D-звука: 7.1 surround
Цена: $475
Еще один продукт компании M-Audio – на этот раз из совсем другого сектора и ценовой категории. Firewire 410 – это, как ясно из названия, внешний аудиоинтерфейс, подключающийся к компьютеру с помощью Firewire. О плюсах такого подключения мы уже говорили: отсутствие наводок от начинки системного блока PC, удобство коммутации (не надо каждый раз лезть к задней панели компьютера), а также – мобильность, т.е. возможность использования устройства как портативной студии при наличии рядом любого компьютера: PC, ноутбука, Mac’а.
Интерфейс спроектирован с учетом профессиональных нужд, так как и ориентирован в первую очередь на профи. Здесь уже все по-взрослому: аналоговые разъемы – монофонические, в виде «большого джека» и микрофонных XLR. Наличествуют цифровые входы и выходы разных типов – коаксикальный, оптический, а также MIDI-интерфейс для подключения внешних синтезаторов, MIDI-клавиатур и прочего подобного зверья. Самое главное – наличие двух микрофонных/инструментальных предусилителей, позволяющих подключать любые профессиональные микрофоны, в отличие от подавляющего большинства лишенных этой возможности плат. Очень удобно и наличие двух выходов на наушники: каждый – с собственным регулятором уровня. Одни «уши» берет себе звукорежиссер, вторые – сам исполнитель, и во время записи одновременно слышат что у них получается. Кстати, наличие 8 аналоговых выходов позволяет использовать Firewire 410 для построения 7.1-системы.
Что касается программной части – с дровами Firewire 410 с ходу разберется только профессионал. Контрольная панель предусматривает широкие возможности роутинга (перенаправления) сигналов с любых входов на любые выходы карты, создание шин, в которые собираются аудиопотоки от различного ПО, и т.п. На интерфейсе предусмотрена специальная ручка, на которую можно назначать самые различные параметры: от регулировки общей громкости до управления уровнем звука отдельной программы.
А теперь – внимание. Интерфейс Firewire410 построен на тех же ЦАП/АЦП, что и его почти вчетверо более дешевый друг Revolution 7.1: основной стереовыход – AKM AK4381, остальные выходы – 6-канальный AK4355, вход – АЦП AKM AK5380. О чем это говорит – о «ширпотребности» Firewire 410 или о серьезности Revolution 7.1? Скорее, о втором. Впрочем, звучание плат нельзя назвать одинаковым: при тех же преобразователях измеренные параметры Firewire 410 несколько лучше оных у Revolution: вероятно, за счет лучшей схемотехники, отсутствия помех PC, профессионально-заточенных драйверах и т.п. Разницу почуствует, впрочем, толоько обладатель высококлассной акустики стоимостью сильно за $500.
Резюме: Firewire410 – идеальное, хоть и недешевое, решение для портативной и серьезной домашней студии, обладающее всеми средствами для полноценной профессиональной записи.
Echo Indigo
Выходы: 1 аналоговый стереовыход (миниджек), 1 выход на наушники (миниджек)
Входы: нет
Воспроизведение: до 24бит/96кГц
Воспроизведение: нет
Поддержка технологий 3D-звука: нет
Цена: $135
И напоследок – самый нетривиальный продукт: PCMCIA-звуковая плата, т.е. аудиоинтерфейс исключительно для ноутбуков. Карта создана для тех, кто не желает довольствоваться как правило отвратным встроенным аудио обычного ноутбука. Вообще, Echo Indigo – первое звено целой линейки PCMCIA-плат, среди которых Indigo DJ (имеет два независимых выхода) и Indigo IO (один вход, один выход). Соответственно, «просто» Indigo позволяет только выводить один канал аудио, DJ-версия создана для DJ-ев, использующих ноутбук вместо вертушек/CD-плееров (два выхода позволят подключить ноут к нормальному DJ-пульту), Indigo IO – для тех, кому нужна высококачественная запись.
Серия Indigo создана еще одной известной в профи-кругах компанией Echo на основе своей популярнейшей PCI-платы Echo Mia ($250), служившей эталоном по качеству звучания для своего ценового диапазона. В Indigo установлены те же конвертеры и тот же 24-разрядный DSP Motorola. При этом Indigo значительно, почти вдвое, дешевле своего прародителя.
Одной из фишек карт Echo является наличие 8 виртуальных входов – система видит Echo как 8 устройств, на каждое из которых можно подавать сигнал независимо. Сигналы микшируются аппаратно с помощью DSP-процессора платы, за счет чего можно получать высокое качество звучания – аппаратное микширование зачастую лучше программного.
Резюме: Indigo – самое удобное и недорогое решение, чтобы превратить свой ноутбук в Hi-Fi проигрыватель.
Выводы
Наиболее внимательным читателям все уже ясно. Ценовой диапазон плат с высококачественным звучанием очень широк; приемлемые решения начинаются со $100. Студийные карты стоимостью в районе $500 зачастую используют те же элементы, что и в несколько раз более дешевые бюджетные решения от тех же производителей, даря покупателям недорогих устройств серьезное звучание. По этой же закономерности, топовые продукты производителей ширпотреба мало чем отличаются от их low-end продуктов.
В любом случае, чтобы уловить разницу нужны качественные акустические системы или наушники – рекомендуем обратиться в сторону недорогого Hi-Fi или бюджетных профессиональных мониторных АС, либо просто хорошей пары наушников.
В компьютере стало необязательным — встроенные аудиочипы на материнских платах с лихвой могут удовлетворить потребности большинства потребителей. Но многие компании продолжают выпускать отдельные звуковые карты — их позиционируют как ультимативные решения для геймеров, любителей музыки и кино.
Стоит отметить, что в этой статье мы почти не рассматриваем звуковые карты для профессионального использования (для записи звука). Это совершенно отдельный разговор, а сегодня мы расскажем о звуковых картах для аудиофилов, требовательных геймеров и любителей качественного кино. Также заметим, что не будем рассматривать слишком дешевые карты — их покупка в подавляющем большинстве случаев просто не имеет смысла, так как они ничем не лучше чипов в современных «материнках». Впрочем, парочку не слишком дорогих вариантов мы все-таки вам предложим.
В следующем разделе мы поговорим о важных характеристиках звуковых карт, которые стоит учитывать при выборе, а затем расскажем о десяти достойных вашего внимания моделей, которые можно купить у продавцов в нашем каталоге.
Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание
Все компьютерные звуковые карты можно разделить на три типа — внутренние , внешние и внутренние с дополнительным блоком . Первые подключаются напрямую к материнской плате компьютера, а их выходы располагаются на задней и / или передней панелях корпуса ПК. Вторые подключаются с помощью USB, FireWire или других портов и располагаются на столе или где-то рядом с корпусом. Внутренние звуковые карты с дополнительным блоком позволяют подключать к этому блоку дополнительные устройства без необходимости искать входы и выходы на задней панели компьютера.
Если вы хотите, чтобы ваш интерьер и рабочий стол украсил еще один стильный девайс, то можно присмотреться к внешним картам. В остальных случаях внутренние модели лучше — они экономят место и проще в использовании.
Тип подключения
Внутренние модели подключаются с помощью слотов PCI или PCI-Express (последний используется в более новых и продвинутых моделях). Внешние карты подключаются к ПК с помощью USB- или FireWire-кабелей (в основном — USB, FireWire используется редко и в профессиональных аудиокартах).
Не стоит волноваться о возможности подключения внутренней модели — если у вас более-менее современный ПК (речь идет о компьютерах, собранных в последние лет 5-8), то слоты PCI-Express и PCI нужных версий в ней есть.
Если вы выбираете внешнюю аудиокарту, то лучше подключать ее с помощью более скоростной версии USB — USB 3.0. Убедитесь в том, что ваш компьютер имеет такой порт или докупите PCI-карту расширения с ним. Впрочем, для аудио скоростей USB 3.0 не требуется — большинство моделей предусматривает подключение через USB 2.0, которого хватит почти во всех случаях.
Многоканальный звук
Возможность вывода многоканального звука важна для игр и фильмов, иногда — музыки. Если у вас есть соответствующая аудиосистема или многоканальные наушники, то нужно подыскивать аудиокарту, которая с ними справится.
Звуковая схема
Самые популярные звуковые схемы, предназначенные для игр и фильмов — 5.1 (5 колонок и 1 сабвуфер), 6.1 (6 колонок и 1 сабвуфер) и 7.1 (7 колонок и 1 сабвуфер). Опять-таки, если у вас есть такая аудиосистема или наушники, убедитесь в том, что будущая звуковая карта поддерживает нужную схему.
Встроенная панель контроллеров
Такой панелью оснащают некоторые внешние аудиокарты. На ней размещают различные элементы управления, которые нужны для управления громкостью и другими параметрами вывода или ввода аудио. Необязательная, но приятная штука.
Фантомное питание
Этой функцией оснащают профессиональные модели, предназначенные для записи звука с конденсаторных микрофонов в студийных условиях. Отметим, что для записи звука с динамических микрофонов фантомное питание не нужно.
Пульт дистанционного управления
Наличие пульта ДУ позволяет управлять громкостью, параметрами эквалайзера и другими параметрами звука удаленно. Довольно удобная «фишка» для ПК-медиацентра и любителей фильмов или игр на телевизоре, но заострять на ней внимание не стоит — способов управления этими параметрами и без пульта ДУ всегда хватает.
Разрядность ЦАП, бит
От разрядности цифро-аналогового преобразователя напрямую зависит качество звука на выходе аудиокарты. Дешевые модели обычно оснащаются 16-битным ЦАП, среднебюджетные и дорогие — 24-битным. Не стоит и говорить о том, что выбирать стоит лишь модели с 24-битным ЦАП.
Разрядность АЦП, бит
Разрядность аналого-цифрового преобразователя напрямую влияет на качество звука, который карта получает от микрофона или других внешних устройств. Ситуация та же, что и с ЦАП — если вы собираетесь заниматься записью звука или по крайней мере общаться с другими игроками в онлайн-играх, то лучше выбирать 24-битный АЦП.
Максимальная частота, кГц
Частота дискретизации ЦАП в стерео-режиме также влияет на качество звука. Оптимальный показатель дискретизации в стерео-режиме — 48-192 кГц.
Также аудиокарты отличаются по частоте дискретизации ЦАП в многоканальном режиме (рекомендованное значение — 48-192 кГц) и частоте дискретизации АЦП (рекомендованное значение — 96-192 кГц).
Версия EAX
EAX — технология, разработанная компанией Creative, которая позволяет геймерам полностью погрузиться в трехмерную аудиопанораму игрового мира. Последняя версия EAX — пятая, но в играх можно довольствоваться и более старыми версиями — даже второй. Стоит отметить, впрочем, что EAX используют далеко не все разработчики.
OpenAL — открытый для разработчиков API, который позволяет обрабатывать звуки в 3D-пространстве игр. Довольно важная, но не критичная функция для игровых звуковых карт.
Поддержка аудиокартой технологии ASIO позволяет пользоваться профессиональными программными пакетами для работы со звуком и музыкой. Если вы собираетесь этим заниматься, то убедитесь в том, что карта поддерживает ASIO 2.0 или ASIO 2.2.
Входы
Если звуковая карта вам нужна только для игр, фильмов и музыки, то множество входов не понадобится — хватит одного входа для микрофона стандарта 3.5 мм миниджек.
Если же вы планируете заниматься музыкой и звуком профессионально и ищете модель для домашней студии, то убедитесь в наличии всех нужных вам в настоящем и ближайшем будущем входов — для микрофонов, инструментов и других устройств, которые будете использовать в студии. Это могут быть входы MIDI, RCA, S/PDIF, XLR и так далее.
Выходы
Компьютерная звуковая карта для домашнего использования должна иметь как минимум два аналоговых выхода — для наушников и аудиосистемы. Если в вашем распоряжении больше аудиоустройств, на которые вы хотите выводить звук, то подбирайте соответствующую модель. Для аудиофилов и синефилов важно наличие S/PDIF-выходов, с помощью которых подключаются качественные аудиосистемы и домашние кинотеатры.
Всякому человеку для работы нужен инструмент. Так уж получилось, что разумным человек начал называться именно с момента применения инструмента для какого-либо вида деятельности (формулировка хромает, но в целом это так). Собственно, любой музыкант, будучи человеком разумным, должен уметь хотя бы в какой-нибудь степени владеть музыкальным инструментом. Однако в рамках данной статьи речь пойдёт не о музыкальном инструменте в привычном понимании (гитара, фортепиано, треугольник…), а об инструменте, который в дальнейшем необходим для обработки звукового сигнала. Речь пойдёт об звуковом интерфейсе.
- Блажко Сергей Владимирович , мастер техники и технологии в направлении информатика и вычислительная техника.
Теоретическая основа
Оговоримся сразу, звуковой интерфейс, аудио интерфейс, звуковая карта – в рамках изложения являются контекстуальными синонимами. В общем, звуковая карта – это некое подмножество звукового интерфейса. С точки зрения системного анализа, интерфейс – это нечто , предназначенное для взаимодействия двух и более систем. В нашем случае, системы могут быть примерно такими:
- звукозаписывающее устройство (микрофон) – система обработки (компьютер);
- система обработки (компьютер) – звуковоспроизводящее устройство (колонки, наушники);
- гибриды 1 и 2.
Формально, всё что необходимо простому человеку от звукового интерфейса – это снять данные с устройства записи и отдать их компьютеру или наоборот, забрать данные из компьютера, отправив их на устройство воспроизведения. Во время прохождения сигнала через звуковой интерфейс производится специальное преобразование сигнала для того, чтобы принимающая сторона смогла в дальнейшем этот сигнал обработать. Устройство воспроизведения (конечное) так или иначе воспроизводит аналоговый или синусовый сигнал, который выражается в виде звуковой или упругой волны. Современный компьютер работает с цифровой информацией, то есть информацией, которая закодирована в виде последовательности нулей и единиц (говоря более точным языком, в виде сигналов дискретных полос аналоговых уровней). Таким образом, на звуковой интерфейс накладывается обязательство по преобразованию аналогового сигнала в цифровой и/или наоборот, что собственно и является ядром звукового интерфейса: цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь (ЦАП и АЦП или DAC и ADC соответственно), а также обвязка в виде аппаратного кодека, всевозможных фильтров и пр.
Современные ПК, ноутбуки, планшеты, смартфоны и пр., как правило, уже имеют встроенную звуковую карту, что позволяет записывать и воспроизводить звуки, при наличии устройств записи и воспроизведения.
Тут-то и возникает один из самых часто задаваемых вопросов:
можно ли использовать встроенную звуковую карту для звукозаписи и/или обработки звука?
Ответ на этот вопрос весьма неоднозначен.
Как работает звуковая карта
Разберемся, что же происходит с сигналом, который проходит через звуковую карту. Для начала, попробуем понять, как же цифровой сигнал преобразуется в аналоговый. Как сказано ранее, для подобного рода преобразования используется ЦАП. Не будем вдаваться в дебри аппаратной начинки, рассматривая различные технологии и элементную базу, просто обозначим «на пальцах», что же происходит в «железе».
Итак, у нас имеется некая цифровая последовательность, которая представляет собой звуковой сигнал для вывода на устройство.
111111000011001 001100101010100 1111110011001010 00000110100001 011101100110110001
0000000100011 00010101111100101 00010010110011101 1111111101110011 11001110010010
Здесь цветами помечены закодированные маленькие кусочки звука. Одна секунда звука может быть закодирована различным количеством таких кусочков, число этих кусочков определяется частотой дискретизации, то есть, если частота дискретизации составляет 44.1 кГц – то одна секунда звука будет разделена на 44100 таких кусочков. Количество нулей и единиц в одном кусочке определяется глубиной дискретизации или квантованием, или, попросту, разрядностью.
Теперь, чтобы представить, как работает ЦАП, вспомним школьный курс геометрии. Представим, что время – это ось X, уровень – это Y. На оси Х отмечаем количество отрезков, которое будет соответствовать частоте дискретизации, на оси У – 2 n отрезков которое будет обозначать количество уровней дискретизации, после чего, постепенно отмечаем точки, которым будут соответствовать конкретные звуковые уровни.
Стоит отметить, что реально, кодирование по указанному выше принципу будет иметь вид ломаной (оранжевый график), однако во время преобразования применяется т.н. аппроксимация к синусоиде, или попросту приближение сигнала к виду синусоиды, что приведет к сглаживанию уровней (голубой график).
Примерно так будет выглядеть аналоговый сигнал, который получается в результате декодирования цифрового. Стоит отметить, что аналогово-цифровое преобразование производится с точностью до наоборот: каждые 1/частота_дискретизации секунд снимается уровень сигнала и кодируется исходя их глубины дискретизации.
Итак, как работают ЦАП и АЦП разобрались (более-менее), теперь стоит рассмотреть какие параметры влияют на конечный сигнал.
Основные параметры звуковой карты
В ходе рассмотрения работы преобразователей мы познакомились с двумя основными параметрами, это частота и глубина дискретизации, рассмотрим их подробнее.
Частота дискретизации
– это, грубо, количество временных отрезков на которые делится 1 секунда звука. Почему же для звукачей так важно иметь звуковую карту, которая способна работать на частоте выше чем 40 кГц. Это связано с т.н. теоремой Котельникова (да-да, опять математика).Если тривиально, то, согласно этой теореме, при идеальных условиях, аналоговый сигнал может быть восстановлен из дискретного (цифрового) сколь угодно точно, если частота дискретизации больше чем 2 частотных диапазона этого самого аналогового сигнала. То есть, если мы работаем со звуком, который слышит человек (~20 Гц – 20кГц) то частота дискретизации будет (20 000 – 20)х2 ~ 40 000 Гц, отсюда и де-факто стандарт 44.1 кГц, это частота дискретизации чтобы наиболее точно закодировать сигнал плюс еще чуть-чуть (это, конечно же, утрированно, поскольку этот стандарт задан компанией Sony и причины гораздо более прозаичны). Однако, как было сказано ранее, это в идеальных условиях. Под идеальными условиями понимается следующее: сигнал должен быть бесконечно протяжённым по времени и не иметь сингулярностей в виде нуля спектральной мощности или пиковых всплесков большой амплитуды. Само собой разумеется, что типичный звуковой аналоговый сигнал не подходит под идеальные условия, ввиду того, что этот сигнал конечен по времени и имеет всплески и уходы в «ноль» (грубо говоря, имеет временные разрывы).
Глубина дискретизации или разрядность
– это количество степеней числа 2 определяющее на сколько интервалов будет делиться амплитуда сигнала. Человек, ввиду несовершенства своего звукового аппарата, как правило, ощущает комфорт в восприятии при разрядности сигнала не менее 10 бит, то есть 1024 уровней, дальнейшее увеличение разрядности человек вряд ли как-то ощутит, чего нельзя сказать о технике.
Как видно из вышесказанного, при преобразовании сигнала звуковая карта идёт на определённые «уступки».
Всё это приводит к тому, что результирующий сигнал не будет в точности повторять исходный.
Проблемы при выборе звуковой карты
Итак, инженер по звуку или музыкант (выберите своё) купил компьютер с новенькой ОС, крутым процессором, большим объёмом оперативной памяти со встроенной в материнскую плату звуковой картой которая распиарена производителем, имеет выходы для обеспечения 5.1 звуковой системы, ЦАП-АЦП имеет частоту дискретизации 48 кГц (это уже не 44.1 кГц!), 24 битную разрядность и прочее-прочее… На радостях инженер устанавливает ПО для звукозаписи и обнаруживает, что данная звуковая карта не может одновременно «снимать» звук, накладывать эффекты и тут же мгновенно воспроизводить. Звук пусть и получается весьма качественным, однако между моментом, когда инструмент воспроизведет ноту, компьютер обработает сигнал и воспроизведет пройдет определенное время или, говоря по-простому возникает лаг. Странно, ведь консультант из эльдорадо так хвалил этот компьютер, распинался про звуковую карточку и вообще… а тут… эх. С горя, инженер, идёт обратно в магазин, отдаёт купленный компьютер, доплачивает еще баснословную сумму, чтобы взамен возвращённого купить компьютер с ещё более мощным процессором, бо́льшим объёмом оперативной памяти, звуковой карточкой на 96 (!!!) кГц и 24 бит и… в итоге то же самое.
На самом деле, типовые компьютеры с типовыми встроенными звуковыми картами и стоковыми драйверами к ним, изначально не предназначены для того, чтобы в режиме, приближённом к реальному времени обрабатывать звук и воспроизводить его, то есть не предназначены для VST-RTAS обработки. Дело тут нисколько не в «базовой» начинке в виде процессор-оперативная память-жёсткий диск, каждый из этих компонентов способен на такой режим работы, проблема в том, что данная звуковая карта, порой, просто не «умеет» работать в режиме реального времени.
При работе любого компьютерного устройства ввиду разности в скоростях работы возникают т.н. задержки. Это выражается в ожидании процессором набора данных, которые необходимы для обработки. Помимо этого, при разработке как операционной системы, так и драйверов, а также прикладного ПО, программисты прибегают к т.н. созданию т.н. программных абстракций, это когда каждый вышестоящий слой программного кода «скрывает» всю сложность нижестоящего уровня, предоставляя на своём уровне лишь простейшие интерфейсы. Иногда таких уровней абстракций набирается десятки тысяч. Такой подход упрощает процесс разработки, но увеличивает время прохождения данных от источника к получателю и наоборот.
На самом деле, лаги могут возникать не только у встроенных звуковых карт, но и тех, которые подключаются через USB, WireFire (земля ему пухом), PCI и пр.
Чтобы избежать подобного рода лагов, разработчики используют обходные пути, которые позволяют избавиться от ненужных абстракций и программных преобразований. Одним из таких решений является всеми любимый ASIO для ОС Widows, JACK (не путать с разъёмом) – для Linux, CoreAudio и AudioUnit – для OSX. Стоит отметить, что у OSX и Linux всё отлично и без «костылей» как у Windows. Тем не менее, не каждое устройство способно работать с необходимой скоростью и требуемой точностью.
Допустим, что наш инженер/музыкант относится к разряду Кулибиных и смог настроить JACK/CoreAudio или заставить работать свою звуковую карту с ASIO-драйвером фирмы «народный промысел».
В лучшем случае, таким образом наш мастер уменьшил лаг с пол секунды до почти приемлемых 100 мсек. Проблема последних миллисекунд кроется ко всему прочему и во внутренней передаче сигнала. При прохождении сигнала от источника через интерфейс USB или PCI к центральному процессору, сигнал курирует южный мост, который собственно и занимается тем, что работает с большей частью периферии и непосредственно подчиняется центральному процессору. Тем не менее, центральный процессор – персонаж важный и занятой, поэтому у него не всегда найдётся время вот-прямо-сейчас обрабатывать звук, поэтому нашему мастеру придётся или смириться с тем, что эти 100 мсек могут «скакать» на ± 50 мсек если не больше. Решением данной проблемы может быть покупка звуковой карты с собственной микросхемой для обработки данных или DSP (Digital Signal Processor).
Как правило, большая часть всех «внешних» звуковых карт (т.н. игровых звуковых карт) имеет подобного рода сопроцессор, однако он весьма негибок для работы и предназначен по сути для «улучшайзинга» воспроизводимого звука. Звуковые карты, которые изначально предназначены для обработки звука имеют более адекватный сопроцессор, или, в граничном варианте, такой сопроцессор продаётся отдельно. Преимуществом использования сопроцессора является тот факт, что в случае его применения, специальное программное обеспечение будет обрабатывать сигнал, практически не используя центральный процессор. Недостатком такого подхода может служить цена, а также «заточка» оборудования для работы со специальным программным обеспечением.
Отдельно, хотелось бы отметить интерфейс сопряжения звуковой карты и компьютера. Требования тут достаточно приемлемые: для достаточно высокой скорости обработки будет достаточно таких интерфейсов как USB 2.0, PCI. Звуковой сигнал на самом деле не является сколь-либо большим объёмом данных, как, например, видеосигнал, поэтому требования минимальные. Однако добавлю ложку дёгтя: протокол USB не гарантирует 100% доставку информации от отправителя получателю.
С первой проблемой определились – большие задержки при использовании стандартных драйверов или большая цена за использование звуковой карты с адекватной задержкой.
Ранее мы определились, что добиться идеальной передачи аналогового сигнала не такая уж и простая задача. В добавок к этому, стоит упомянуть шумы и погрешности, которые возникают в процессе снятия/преобразования/передачи сигнала как данных, поскольку, если вспомнить физику, любой измерительный прибор обладает своей погрешностью, а любой алгоритм своей точностью.
Данная шутка очень показательна ввиду того, что на работу звуковой карты также влияет излучение расположенной рядом аппаратуры, вплоть до ультразвука, издаваемого центральным процессором во время работы. Ко всему прочему стоит добавить искажения в характеристику записываемого/воспроизводимого сигнала которые зависят от конечного устройства (микрофона, звукоснимателя, динамиков, наушников и пр.). Зачастую для маркетинга производители различных звуковых устройств сознательно увеличивают возможную частоту снимаемого/воспроизводимого сигнала, от чего у человека, который учил биологию и физику в школе возникает вполне осознанный вопрос «а зачем, если человек не слышит вне диапазона 20-20кГц?». Как говорится, в каждой правде есть доля правды. Действительно, очень многие производители лишь на бумаге обозначают более качественные характеристики у своего оборудования. Тем не менее, если всё-же производитель действительно сделал устройство, которое способно снять/воспроизвести сигнал в чуть большем диапазоне частот, о покупке данного оборудования стоит хоть ненадолго, но задуматься.
Дело вот в чем. Все прекрасно помнят, что такое АЧХ, красивые графики с неровностями и прочим. При снятии звука (рассмотрим только этот вариант), микрофон соответствующим образом его искажает, что характеризуется неровностями его АЧ-характеристики в пределах того диапазона, который он «слышит».
Таким образом, имея микрофон, который способен снять сигнал в стандартных пределах (20-20к) мы получим искажения лишь на этом диапазоне. Как правило, искажения подчиняются нормальному распределению (вспоминаем теорию вероятностей), с небольшими вкраплениями случайных погрешностей. Что будет, если мы при прочих равных условиях расширим диапазон снимаемого сигнала? Если следовать логике – то «шапка» (график плотности вероятности) растянется в сторону увеличения диапазона, тем самым сместив искажения за пределы интересующего нас слышимого диапазона.
На практике, всё зависит от разработчика оборудования и следует очень тщательно это проверять. Тем не менее, факт остаётся фактом.
Если вернуться к нашему железу, то, к сожалению, не всё так радужно. Аналогично заявлениям разработчиков микрофонов и динамиков, производитель звуковых карт также часто привирают относительно режимов работы своих устройств. Иногда для конкретной звуковой карты можно видеть, что она работает в режиме 96к/24бит, хотя на деле это всё те же 48к/16бит. Тут дело может обстоять в том, что в пределах драйвера звук действительно может быть закодирован с указанными параметрами, хотя реально звуковая карта (ЦАП-АЦП) не могут выдать необходимые характеристики и просто отбрасывают старшие разряды у глубины дискретизации и пропуская часть частот у частоты дискретизации. Этим в своё время очень часто грешили простейшие встроенные звуковые карты. И хотя, как мы выяснили для человеческого слуха вполне достаточно таких параметров как 40к/10бит, для обработки звука этого будет маловато из-за вносимых искажений в процессе обработки звука. То есть, если инженер или музыкант снял звук при помощи среднего микрофона или звуковой карты, то в дальнейшем с использованием даже лучших программ и железа будет очень проблематично вычистить весь шум и погрешности, которые были внесены на этапе записи. К счастью производители полупрофессионального или профессионального звукового оборудования подобным не грешат.
Последняя проблема заключается в том, что встроенные звуковые карты попросту не имеют достаточного числа необходимых разъёмов для подключения необходимых устройств. По факту, даже джентельменский набор в виде наушников, и пары мониторов будет попросту некуда подключить, а уж о таких изысках как выходы с фантомным питанием и отдельными регуляторами для каждого из каналов и вовсе придётся забыть.
Итого : первое что нужно определить для дальнейшего выбора типа звуковой карты – это то, чем мастер будет заниматься. Вполне вероятно, что для черновой обработки, когда нет нужды записывать в высоком качестве или для имитации «ушей» конечного слушателя может быть достаточно встроенной или внешней, но относительно дешевой звуковой карты. Также это может пригодиться для начинающих музыкантов, если им не лень разбираться с уменьшением задержек при real-time обработке. Для мастеров, которые занимаются исключительно офлайн обработкой, следует не заморачиваться в уменьшении задержек и акцентировать внимание на устройства, которые будут реально выдавать положенные им герцы и биты. Для этого не обязательно покупать сверх дорогую звуковую карту, в самом дешевом варианте может подойти более-менее адекватная «игровая» звуковая. НО, акцентирую внимание на том, что драйвера для таких звуковых карт пытаются улучшить звучание определенным образом, что недопустимо, поскольку для обработки необходимо получить звук как можно более чистый и сбалансированный с минимальным вкраплением драйверного «улучшайзинга».
Однако, если Вам, как мастеру, необходимо устройство, которое будет отвечать требованиям по качеству записываемого-воспроизводимого сигнала, а также по скорости обработки этого сигнала – тут придётся или доплатить, получив аппарат надлежащего качества или выбрать 2 чем можно пожертвовать: высокое качество, низкая цена, высокая скорость.
Прим. Ред.: Если вы музыкант, и не хотите разбираться во всех сложностях современной обработки — заказывайте сведение и мастеринг в нашей студии, и мы сделаем все необходимое, чтобы Вы получили качественный материал! ->