Реализация качественного звука

Звуковые карты высокого качестваотличаются от «обычных» следующим — наличием цифрового контроллера (звуковым процессором), качественным кодеком, проду­манной и согласованной с другими компонентами аналоговым трактом.

Назначение звукового процессора — обеспечение интерфейса с шиной PCI (PCI-E), цифровые преобразо­вания, частотный (FM) синтез, позиционирование звука в пространстве, поддержка интерфейса SPDIF и прочее, включая связь с кодеком по циф­ровой шине AC-link на стандартизованной частоте 48 кГц. В отношении аналогового сигнала, поставляемого кодеком, задача звукового процессо­ра предельно проста — не испортить «цифрой» качество аналогового ис­ходного сигнала.

Кодек обеспечивает под­держку звука в формате 24 бит 96 кГц. Конвертеры с поддержкой 24/96 и записывают и звучат ощутимо лучше абсолютно во всех режимах, в том числе в «старых» форматах 16 бит 44 кГц (игры, CD-Audio, МРЗ) к 16 бит 48 кГц (МРЕС4, DVD). Даже недорогие кодеки с поддержкой 24/96 по характеристикам лучше «старых» именно в режиме 16/44. Это связано с особенностью работы преобразователей с повышенной точностью пред­ставления данных.

К сожалению не всегда обеспечивается точность формата хранения цифровых данных и ка­чество преобразования этих самых данных в электрический, а впослед­ствии и в акустический сигналы. Большинство драйверов к современным звуковым картам позволяют вос­производить звук в режиме 24/96, что вовсе не означает аппаратную под­держку.

Минус формата 24/96 — заметно возросшие требова­ния к производительности компьютера. Ведь объем данных увеличивает­ся в два раза по разрядности и в два раза по частоте. Также возрастают требования к объему оперативной памяти. Если для комфортной работы в режиме 16/44 необходим процессор класса Pentium III с частотой 1ГГц и 256 Мбайт памяти, то для нового формата уже не обойтись без процессо­ров четвертого поколения с частотами выше 2 ГГц и 512 Мбайт оператив­ной памяти. Конечно же, речь идет об одновременной работе с несколь­кими звуковыми дорожками при одновременном наложении эффектов в реальном времени. Вместе с тем, такая ситуация нередка в играх послед­него поколения и при воспроизведении DVD-Audio.

Основные характеристики звуковых карт высокого качества:

♦ диапазон воспроизводимых частот 20-22 000 Гц;

♦ отношение сигнал/шум 116 дБ, динамический диапазон 117 дБ;

♦ коэффициент нелинейных искажений не более 0,002%.

♦ в качестве преобразователей используются стереофонические ЦАП и АЦП высшего класса (Crystal CS4396 и АКМ АК5394 соот­ветственно).

Акустические системы

Выбор акустики играет не меньшую роль, чем выбор собственно звуковой карты. Согласно законам физики, при нор­мальном атмосферном давлении для хорошего воспроизведения звука частотой хотя бы 31,5 Гц акустика должна иметь объем около 270 литров (то есть колонка будет иметь размеры среднего холодильника). Такие акустические системы существуют, их часто используют в качестве кон­трольных мониторов в студиях звукозаписи. Но даже самые элитные сту­дии не претендуют на такое воспроизведение звука с частотой 20 Гц поскольку необходимое акустическое оформление выходит за разумные пределы.

Акустические системы для компьютера принято считать мультимедийными - не высокого класса, т.к. качественный звук можно получить только от качественного усилителя (ресивера). Естественно, что никакой встроенный в звуковую карту или в акустику усилитель не может сравниваться по характеристикам со стационар­ным аппаратом. Поэтому спектр применения мультимедийной активной акустики ограничивается озвучиванием игр, прослушиванием музыки, звукового сопровождения фильмов с бытовым качеством. При желании получить лучшее качество можно посоветовать подключение звуковой карты оптическим или коаксиальным кабелем «по цифре» к внешнему усилителю (ресиверу) и вывод звука на достойный акустический комплект колонок.

Мультимедийную компью­терную акустику можно разделить на три группы: для воспроизведения компьютерных звуков, для качественного озвучивания игр и музыки, для звукового сопровождения фильмов MPEG-2 или MPEG-4.

Первая группа систем представлена пластиковыми устройствами це­ной до 30$ за комплект. Задача таких устройств — пока­зать, что на компьютере звук в принципе есть.

Более серьезные задачи способны решать стереофонические (или 2.1) комплекты в деревянном акустическом оформлении. Для мультимедийной акустики комплект 2.1 (стереопара и сабвуфер) во­обще является идеальным вариантом, учитывая внедрение технологий виртуального звукового окружения.

Ключевые характеристики акустических систем.

Основными из них можно считать мощность, амплитудно-частот­ную характеристику и акустическое оформление. Значение АЧХ мы рас­сматривали ранее применительно к звуковым картам и потому возвра­щаться к этому параметру не будем.

Мощность.Многие пользователи напрямую связывают мощность акустики с громкостью. Однако это распространенное мнение ошибочно. Далеко не всегда колонка мощностью 100 Вт будет играть громче или, тем более, качественнее той, у которой указана мощность в 50 Вт. Значение мощности характеризует не громкость, а скорее механическую надежность акустики. Динамические головки сами по себе имеют низкий коэффициент полезного действия и преобразуют в звуковые колебания лишь 2-3% мощности подводимого к ним электрического сигнала. Величина мощности, которую указыва­ет производитель в паспорте, говорит о том, что при подведении сигнала указанной мощности динамическая головка или акустическая система не выйдет из строя.

Номинальные значения мощности динамических головок, усилитель­ного тракта, акустической системы могут быть разными. Указываются они для ориентировки и оптимального сопряжения компонентов. К примеру, усилитель большой мощности может вывести колонку из строя в максимальных положениях регулятора громкости «благодаря» высокому уровню искажений.

Мощность измеряют различными способами и в различных тесто­вых условиях. Существуют общепринятые стандарты этих измерений. Наиболее часто употребляют в характеристиках изделий западных фирм методики RMS (Root Mean Squared — среднеквадратичное значение) и PMPO (Peak Music Power Output — пиковая музыкальная мощность).

Мощность RMSизмеряется подачей синусоидального сигнала часто­той 1000 Гц до достижения определенного уровня нелинейных искаже­ний. Например, в паспорте на изделие записано: 15 Вт (RMS). Это говорит о том, что акустическая система при подведении к ней сигнала мощностью 15 Вт может работать длительное время без механических повреждений динамических головок. Для мультимедийной акустики характерно завы­шение значений RMS вследствие сознательного измерения при очень вы­соких гармонических искажениях, иногда до 10%. При таком уровне иска­жений слушать звуковое сопровождение практически невозможно.

Мощность РМРОизмеряется подачей кратковременного синусои­дального сигнала длительностью менее 1 секунды и частотой ниже 250 Гц (обычно 100 Гц). При этом не учитывается уровень нелинейных иска­жений. К примеру, мощность колонки равна 500 Вт (РМРО). Этот факт говорит о том, что акустическая система после воспроизведения кратко­временного сигнала низкой частоты не имела механических повреждений динамических головок. Мощность РМРО российские пользователи часто называют «китайскими ваттами» из-за того, что величины при такой ме­тодике измерения нередко превышают тысячу ватт. Например, мульти­медийные колонки потребляют из сети переменного тока электрическую мощность всего 10 ВА, но развивают при этом пиковую музыкальную мощность 1500 Вт (РМРО).

Российские стандарты на различные виды мощности регламентируют­ся ГОСТ 16122-87 и ГОСТ 23262-88. Они определяют такие понятия, как номинальная, максимальная шумовая, максимальная синусоидальная, максимальная долговременная, максимальная кратковременная мощно­сти. Некоторые из них указываются в паспортах на отечественные изде­лия.

На практике наиболее важным является значение мощности, указан­ной в ваттах (RMS) при значениях коэффициента гармоник (THD), рав­ного 1% и менее. Но сравнение изделий только по этому показателю при­близительно и может иметь мало общего с реальностью.

Конструкция акустической системы. Одним из самых важных факторов, влияющих на звучание акустиче­ской системы, является акустическое оформление, то есть архитектура и конструкция акустической системы. Только принципиальных схем аку­стического оформления насчитывается более десятка. Принципиально различают акустически разгруженное и акустически нагруженное аку­стическое оформление. Первое подразумевает конструкцию, в кото­рой колебания диффузора ограничивается только жесткостью подвеса. Акустически нагруженное оформление ограничивает колебания диффу­зора помимо жесткости подвеса еще и упругостью воздуха, и акустиче­ским сопротивлением излучению.

Также различают акустическое оформление систем одинарного и двой­ного действия. Система одинарного действия характеризуется возбуж­дением звука, идущего к слушателю, посредством только одной стороны диффузора (излучение другой стороны нейтрализуется акустическим оформлением). Система двойного действия подразумевает использование в формировании звука обеих поверхностей диффузора.

Поскольку на высокочастотные и среднечастотные динамические го­ловки акустическое оформление колонки влияет слабо, обратим внима­ние на акустическое оформление низкочастотного канала (сабвуфера).

Самой популярной стала акустическая схема, которая получила на­звание «закрытый ящик», принадлежащая к нагруженному акустическому оформлению. Представляет собой закрытый корпус с выведенным на фронтальную панель диффузором динамика. Достоинства — хорошие показатели АЧХ и импульсная характеристика. Недостатки — низкий коэффициент полезного действия, высокий уровень гармонических иска­жений.

Наиболее распространенным вариантом из систем двойного действия является фазоинвертор. Представляет собой динамик, выведенный на фронтальную панель корпуса, и трубу фазоинвертора, вмонтированную в корпус, выходящую одним концом также на переднюю панель. Длину и сечение фазоинвертора рассчитывают таким образом, чтобы на опреде­ленной частоте в нем создавалась звуковая волна, синфазная с колебани­ями, вызванными фронтальной стороной диффузора.

Также широко применяют акустическую схему под названием «за­крытый ящик-резонатор». В отличие от предыдущего примера диффу­зор динамика расположен внутри корпуса на перегородке. Сам динамик служит лишь «запалом» при формировании спектра низких частот. Его диффузор возбуждает звуковые колебания низкой частоты, которые по­том многократно увеличиваются по громкости в трубе фазоинвертора. выполняющего роль резонансной камеры. Достоинством конструктивных решений с фазоинвертором является высокий коэффициент полезного действия при малых габаритах сабвуфера. Недостатки проявляются в ухудшении фазовых и импульсных характеристик.

Таким образом, для универсального применения (игры, музыка) опти­мальным выбором будет комплект 2.1 с колонками среднего размера, в де­ревянном корпусе, с сабвуфером, выполненным по закрытой схеме, или с фазоинвертором. При выборе сабвуфера следует обращать внимание не на его громкость, а на достоверное воспроизведение низких частот.