До недавнего времени интегрированному
звуку не придавали особого значения. Он
просто был. Был неким дополнением к
возможностям материнской платы, а посему и
рассматривался соответствующе. Тем не
менее, незаметно развиваясь,
интегрированная аудиоподсистема вскоре
вытеснила с рынка все дешевые "звуковухи"
и даже вплотную подобралась к серьезным
аудиокартам. Интегрированный звук перешел
в наступление - это заметно даже
невооруженным глазом
Вклад Intel: откуда "ноги растут"
В начале был ISA. ISA родил PCI и вскоре почил. С
приходом PCI появились материнские платы,
оснащенные собственными интегрированными
PCI-аудиоконтроллерами, которые, однако, в
силу своей дороговизны особого
распространения не получили. Такие
аудиоконтроллеры нашли свое место на
отдельных звуковых платах. Однако сама идея
интегрированного звука витала в воздухе.
Вскоре за эту идею ухватилась компания Intel,
предложившая возложить функции по
обработке звукового контента на
центральный процессор компьютера. Было
ясно, что процессор, работающий в
большинстве задач, как говорится, "в пол
силы", справится с дополнительной
нагрузкой. Таким образом, отдельным
элементом остался лишь блок
преобразователей, выполняющий функции
согласования с акустическими системами и
внешними источниками аудиосигналов. Ряд
стандартов и спецификаций Intel, закрепляющих
эту идею, был вскоре принят и взят за основу
всеми теми компаниями, которые занимались
разработкой наборов системной логики и
аудиокодеков. Так появилась
регламентирующая спецификация AC-Link
стандарта AC'97, описывающая
последовательный цифровой интерфейс связи
аудиоконтроллера с преобразователями.
Компании Intel удалось унифицировать
цифровую часть, отделив ее от аналоговой.
Заметим, что помимо связи с аудиокодеками
интерфейс AC-Link обеспечивает взаимодействие
с портами AMR и CNR (у VIA - ACR), однако какой-то
особой популярности эти разъемы для
внешних плат не получили, в результате чего
практически перестали появляться в составе
современных системных плат.
В спецификации Intel, регламентирующей
особенности контроллера ввода-вывода
(Input/Output Controller Hub), поддержка
последовательного интерфейса AC-Link стала
неотъемлемой частью Южного моста всех
разрабатываемых чипсетов компании. Точно
такого же взгляда решили придерживаться и
VIA, и SiS. Но, как говорится, всегда найдется
кто-то, кого не устроят рамки стандартов и
спецификаций. Таким рационализатором
оказалась компания NVIDIA, решившая несколько
видоизменить Южный мост, реализовав в
некоторых разновидностях своих чипсетов
семейства nForce модуль аудиопроцессора (о нем
будет рассказано позже).
Совершенно очевидно, что качество
звучания интегрированного на системную
плату аудио зависит не от цифровой части, а
от аналоговой (т.е. от выбранной
производителем микросхемы AC'97-кодека). По
стандарту AC'97 кодек состоит из двух
функциональных блоков. В первом реализован
аппаратный цифровой интерфейс с AC-Link,
обеспечивающий распределение аудиоданных,
и схема управления кодеком. Во втором
сосредоточена аналоговая часть, схемы
микширования и усиления, обслуживание
входных и выходных разъемов. Блоки
взаимодействуют между собой посредством
преобразователей, которые конвертируют
сигналы аналоговой формы в цифровую и
обратно.
Казалось бы, если есть достаточно четкая
регламентация, то драйвер становится
универсальным, т.е. подходящим к любому "кэмплайэнт"
кодеку. Однако, несмотря на четкие рамки
спецификации, описывающей множество
требований, некоторые из них просто
рекомендованы к реализации. Так что здесь
производитель кодека волен выбирать, какой
набор расширенных функций включить, а какой
нет. По этой причине мы и видим некоторое
разнообразие AC'97-кодеков. К примеру, в
микросхему кодека может быть включен
усилительный каскад, блок частотных
фильтров (для управления тембрами), схема
расширения стереобазы (3D Stereo Enhancement),
средства согласования с цифровыми (S/PDIF)
выходами, и пр. Для управления заложенными в
кодек возможностями стандарт AC'97
предусматривает ввод пользовательских
команд по универсальной интерфейсной шине
GPIO (General Purpose Input/Output). "Ввод"
предусматривает варьирование настройками
в программной панели управления звуком.
Любой кодек должен поддерживать режим
каскадирования (наращивания) кодеков. К
примеру, в некоторых аппаратных средствах
мультиканальность достигается путем
простого сопряжения нескольких
стереокодеков, а чтобы какой-то конкретный
кодек "знал", что данный аудиоконтент
предназначается для него, кодеку
присваивается уникальный идентификатор.
Именно по такому принципу построены все
платы расширения, на которые производители
выносят разъемы для подключения тыловых
каналов и сабвуфера.
Заметим, что сколь-либо интересные и
функциональные кодеки на материнских
платах практически не встречаются.
Производители системных плат зачастую
выбирают те кодеки, стоимость которых
кажется им более привлекательной.
Realtek ALC650 - самый популярный кодек
Именно эта микросхема используется
абсолютным большинством производителей
материнских плат. ALC650 представляет собой 18-бит
полнодуплексный шестиканальный AC'97-кодек,
разработанный специально для
мультимедийных систем на базе ПК. Понятно,
что в данном контексте словосочетание "разработанный
для" как-то заведомо говорит о невысоком
классе сего кодека, об ориентированности
его на потребительский сегмент рынка (low-end).
Однако сегодняшний low-end не чета тому, что
был вчера. Судите сами, заявленное
производителем соотношение сигнал/шум для
него составляет 90 дБ, что довольно-таки
неплохо для "массового" кодека. В его
схеме предусмотрено три пары стереовыходов
с независимой регулировкой громкостью.
Кодек оснащен собственным усилителем (50 мВ /
20 Ом) для головных телефонов, что сокращает
список использующихся электронных
компонентов платы, и, следственно, снижает
общую себестоимость. Конечно, вариант
интегрирования усилителя в один DIP-корпус
выгоден только с точки зрения производства.
Из отрицательных черт такого подхода можно
выделить дополнительный нагрев микросхемы
и ухудшение качества звучания вследствие
взаимных наводок внутрикорпусных
элементов. Однако два главных достоинства
ALC650 (с точки зрения производителей
системных плат), - низкая стоимость и
совместимость с громадным списком чипсетов,
перекрывают все основные недостатки. Кодек
также хорошо работает с Intel 810/815/820/845, как и с
чипсетами от VIA/SIS/ALI.
Кодек Realtek ALC650 составляет наиболее
сильную конкуренцию многим аналогичным
микросхемам от других производителей.
Совершенно очевидно, чтобы какой-то другой
микросхеме достичь большей или хотя бы
такой же популярности, ее производителю
необходимо предоставить не только больше
функциональных возможностей, но и
обеспечить высокое качество звучания за
гораздо меньшие деньги. А это, пожалуй, уже
из области фантастики. Как бы то ни было,
новые разработки кодеков появляются, а
проблемы конкурентоспособности решаются
путем применения данных микросхем в
системных платах самих производителей
кодеков. Яркий пример - компания VIA.
Решения VIA: "виниловое" аудио
Данная компания, больше известная как
разработчик системной логики, выпустила за
последние два года столько проектов,
сколько иной производитель выдает за все
время своего существования. Секрет
освоения новых территорий VIA прост. После
покупки ICEnsemble, компании специализирующейся
на производстве аудиоконтроллеров, VIA
создала специальное подразделение, которое
и занялось аудиопроектами. Для VIA Apollo KT400
компания разработала комбинацию
программно-аппаратных аудиорешений,
присвоив проекту оригинальное название Vinyl
Audio (для микросхемы VT1616 - "Vinyl Audio Six-TRAC",
для VT1616A - "Vinyl Audio"). Новый Южный мост VIA
VT8235, в который включен полный
коммуникационный пакет, характеризуется
также поддержкой шестиканального Surround Sound
AC'97 посредством цифрового интерфейса AC-Link. В
части обеспечения звука VT8235 не оснащен
собственным модулем APU, какой мы видим у NVIDIA
nForce, и по сей причине он проигрывает
последнему во многих сервисных
возможностях. Кроме того, отсутствие
аппаратной обработки аудиопотоков
отражается на общем снижении
быстродействия компьютера.
Каким бы ни был Южный мост, он является
лишь цифровой частью интегрированной
аудиоподсистемы. Обеспечение качества
звучания целиком ложится на аналоговые
элементы, располагающиеся на "другой
стороне Моста". Желание любого
производителя - как можно шире использовать
свою элементную базу при проектировании,
было воплощено в разработке собственного
AC'97-кодека, микросхемы VT1616. Именно им VIA, так
сказать, "замкнула круг" от KT400 и VT8235 к
аудиовходам/выходам через VT1616. Кодек
сочетает в себе как АЦП, так и ЦАП и может
конкурировать с наиболее популярным на
сегодняшний день кодеком Realtek ALC650.
VT1616 может одновременно преобразовывать
шесть аудиоканалов с разрешением 18 бит. Для
своего нового кодека VIA заявляет
соотношение сигнал/шум порядка 97 дБ, если он
работает в качестве компонента отдельной
аудиокарты (в этом случае предполагается,
что VT1616 работает в паре с аудиоконтроллером
VIA Envy24). В "шумном" окружении
материнской платы заявленное соотношение
SNR достигает лишь 90 дБ (что далеко неплохо
для low-end-кодека). Для достижения
определенной чистоты сигналов, а также для
уменьшения выделения тепла в схеме VT1616
отсутствует встроенный усилитель для
наушников, ввиду чего маркетологи VIA
назвали эту архитектуру "CoolAmp".
Схема VT1616 способна осуществлять
аппаратный даунмиксинг каналов, что, в свою
очередь, снимает нагрузку с центрального
процессора компьютера. Памятуя о том, что
маркетологи VIA зря свой хлеб не едят, на
сайте компании можно обнаружить название и
для этой технологии - DualMax (скромно и как-то
туманно). Проще говоря, DualMax представляет
собой технологию объемного звучания, с
помощью которой мультиканальный контент
виртуализируется для последующего
воспроизведения через наушники или пару
колонок, что немаловажно в первую очередь
для геймера. Стоит заметить, что у
подавляющего большинства стандартных
аудиокодеков эта функция реализуется
программно. Производитель уверяет, что
преимущества аппаратного подхода легко
ощутимы на слух: звук более чист и насыщен,
не в ущерб качеству звучания. Более того, VIA
заявляет, что те платы, в которых
используется VT1616 могут продуцировать звук
более высокого качества, нежели платы на
nForce2 с "массовыми" кодеками. Как всегда
нам не объяснили подробно, какие именно
кодеки имелись в виду, но очевидно намек был
на Realtek ALC650.
Путь NVIDIA: интегрированному APU быть!
И все же, несмотря на то, что с приходом
интегрированного аудио практически все
функции по обработке звука легли на
центральный процессор компьютера, работы
над созданием дополнительного
аудиопроцессора не прекращались. Компанией
NVIDIA был предложен модуль аудиопроцессора
(APU; Audio Processor Unit), интегрированный в Южный
мост набора микросхем nForce. На сегодняшний
день аудиопроцессор от NVIDIA не только
составляет реальную конкуренцию звуковой
карте Creative Audigy2, но в реализации некоторых
функций он ее даже превосходит.
Предложение NVIDIA родило спрос со стороны
компании Microsoft, выбравшей nForce APU для игровой
приставки X-Box. Наверное, это далеко не
случайно, ведь наряду с мощной аппаратной
частью, аудиопроцессор обеспечивает
поддержку большого списка программных
интерфейсов, использующихся в современных
играх: DirectSound, DS3D, EAX 1.0, EAX 2.0, I3DL2, ASIO и OpenAL. Как
видим, здесь отсутствует лишь поддержка EAX
3.0 (EAX Advanced HD), но на сегодняшний день, данный
API доступен лишь для звуковой карты Audigy2.
В классификации NVIDIA, устройства,
отвечающие за обработку аудиовизуального
контента, а также за обеспечение
коммуникационных возможностей, носят
название "Media and Communication Processors" (сокращенно
MCP). Южные мосты nForce MCP, оснащенные модулем APU
и SoundStorm, являются своего рода "мостами"
между играми и реальностью. Будучи частью
чипсета, модуль APU использует пять
внутренних процессоров для обработки
аудиопотоков.
Оба аудиопроцессора NVIDIA APU и SoundStorm
поддерживают 256 голосов 2D и 64 голоса 3D, 32
аппаратных субмикшера, ускорение DLS2,
поголосный параметрический эквалайзер,
эффекты прохождения взаимодействия звука с
препятствиями, эффекты ближайшего поля и
другие. Кроме того NVIDIA SoundStorm реализует
аппаратное кодирование Dolby Digital.
Не все разновидности южного моста MCP
оснащены собственным модулем APU (хотя все
они очень похожи друг на друга). На
сегодняшний день различают три модификации
чипсетов NVIDIA nForce MCP:
- MCP - как nForce1, так и nForce2 с индексом MCP
поставляются без APU (их основное отличие:
nForce MCP поддерживает интерфейс USB 1.1, nForce2 MCP
- USB 2.0);
- MCP-D - nForce1 с включенным в него модулем APU (поддерживает
USB 1.1);
- MCP-T - чипсет nForce2 с включенным в него
модулем APU (также включены поддержки
интерфейсов FireWire и DualNet).
Заключение
Аппаратная реализация ряда функций
аудиоподсистемы существенно разгружает
центральный процессор, высвобождая его
ресурсы на выполнение задач другого рода. В
части качества звучания - пока что многие
отдельные аудиокарты превосходят по своим
характеристикам интегрированное аудио.
Причина тут ясна: пока производители
системных плат предпочитают использовать
наиболее дешевые преобразователи, пока они
мало заботятся об экранировании особо
чувствительных звуковых трактов, экономя
на всем чем можно, - пользователь волей-неволей
задумывается о приобретении отдельной
звуковой карты, несмотря на присутствие в
его компьютере интегрированного звука.
|