X-Fi: новый виток аудио. Обзор звуковой карты Sound Blaster X-Fi XtremeMusic

То, что встроенный намертво звук далёк от совершенства и сильно ограничен принципиально (и фактически навеки), мы уже убедились (см. обзор «Аудио высокой «четкости»: мифы и реальность»). Саундкарты формата PCI по-прежнему являются лучшей альтернативой для ценителей качественного звука, музыкантов и звукоинженеров. Creative это прекрасно знает, поэтому делает ставку именно на PCI, оставляя для внешних USB-карт второстепенную роль. Возможно, в будущем повышенно скоростной FireWire-800 потеснит PCI, но когда это произойдёт и во сколько обойдётся – вопрос открытый.

Ни для кого не секрет, что Creative занимается звуком уже давно и серьёзно. В истории сингапурской компании были продукты революционные (эпохальный SoundBlaster 16, незабвенный Live! и в какой-то степени нашумевшая Audigy2), однако не обошлось и без целого ряда эволюционных. Предполагается, что новая линейка X-Fi, состоящая из четырёх моделей карт (Elite Pro – ~$400, Fatal1ty FPS – ~$280, Platinum – ~$200 и XtremeMusic – ~$130), станет если не революционной, то уж судьбоносно поворотной точно.

Что нового

Во-первых, аудиопроцессор. Фактически это мощнейший DSP, родственный устанавливаемым в профессиональных и промышленных картах цифровой обработки сигналов. Нет особого смысла сравнивать производительность специализированного процессора и универсального вычислительного процессора типа Pentium. Ведь каждый должен заниматься своим делом, владея им в совершенстве! Тем не менее, если прикидывать в неких миллионах операций в секунду, то новый аудиопроцессор по мощности не уступает самым многомегагерцовым «пням». Предыдущие процессоры (Live!, Audigy, Audigy2) производили обработку аудиосигналов в 16 бит при частоте дискретизации 48 кГц. Судя по заявленному соотношению сигнал-шум (-136 дБ), процессор X-Fi работает на 24 бит. А вот на морально устаревших 48, или все-таки уже на продвинутых 96/192 кГц, и предстоит нам выяснить сегодня.

Во-вторых, поддержка среды игрового звука EAX® ADVANCED HD™ новой версии 5.0, состоящей из 6 компонентов. Наиболее новаторский компонент EAX®Voice – непосредственно в процессе игры можно говорить в микрофон и слышать себя уже в виртуальной акустической среде (эффект столь реалистичен, что если вы выскажетесь слишком громко, враг сможет вас подслушать), причём в случае сетевой (LAN) игры говорящие услышат друг друга. Другой компонент – EAX® MacroFX™ – обеспечивает разработчикам игр возможность имитировать очень близко расположенные источники звука.

В-третьих, оптимизированная предустановка параметров аудиопроцессора и драйверов карты в зависимости от выбранного режима работы. Основных режимов (mode), как и следовало ожидать, всего три: воспроизведение музыки (music), запись звука (record), озвучивание игр (game).

В-четвертых, внедрена оригинальная технология цифровой обработки звука Crystalizer 24 bit, которая якобы призвана придать записям в форматах МP3 и Dolby Digital качество DVD-audio. Сия технология дополнятся усовершенствованной раскладкой из стерео в «многоканал», получившей название CMSS-3D. Она же берёт на себя обязанности воссоздания объёма в стереонаушниках в случае многоканального источника звука.

В-пятых, заявлена высокоточная конвертация из одной частоты дискретизации в другую. Также утверждается об ASIO (передаче аудиопотоков напрямую) с минимальной задержкой в 1 мс при нулевой загрузке процессора. Помимо этого, провозглашается 24-битное сэмплирование SoundFont и миди с окружающим звуком (3DMIDI).

Коробка XtremeMusic: вид сверху и снизу

Сама карта XtremeMusic

Характеристики

(по сведениям, заявленным производителем)

Отношение сигнал-шум (фронт, тыл, центр, саб)	109 дБ (А)
Гармонические искажения	0,004 %
Частотная характеристика	10 Гц–46кГц (+/-3 дБ)
Частоты дискретизации при записи	8; 11,025; 16; 22,05; 24; 32; 44,1; 48 и 96 кГц
ASIO 2.0	44,1; 48; 88,2 и 96 кГц
Выходы (один 3-х и два 4-х контактных миниджека 3.5 мм)	фронт тыл, супер тыл центр, саб
Вход (FlexiJack миниджек 3.5 мм)	Цифровой вход/выход Линейный вход Микрофонный вход Aux-In (на плате)

Технические решения

Как и любой другой DSP, аудиопроцессор X-Fi способен очень быстро (за минимальное число тактов) умножать векторы на матрицы с накоплением суммы (данные операции оставляют основу всей цифровой обработки-фильтрации сигналов). Известно: чем больше-длиннее выборка, тем точнее-качественнее результат фильтрации, однако при этом потребность в вычислительных ресурсах растёт лавинообразно. При этом все вычисления должны производиться в реальном времени, без малейшего промедления, иначе звук начнёт рваться-заикаться. Чтобы эквалайзер, эффекты реверберации и т.п. классно звучали и превносили минимум искажений, желательны 512-точечные (и более) IIR-фильтры (с плавающей запятой), которые крайне прожорливы. Вот почему для существенного улучшения качества обработки звука Creative потребовалось в своём новом процессоре увеличивать число транзисторов до пятидесяти одного миллиона и городить специальную кольцевую архитектуру.

Благодаря внедрению «братства кольца» стало возможным гибкое перенаправление аудиопотоков (в сумме аж до 4096!) с разной частотой дискретизации. Более половины вычислительной мощности нового аудиопроцессора отводится на высокоточный пересчёт частот дискретизации посредством уникального гибридного «девайса». Это уже серьёзно. Актуальность поясню на примере. Допустим, на компьютере проигрывается аудиофайл, содержащий сигнал с частотой дискретизации 44.1 кГц, при этом на цифровой выход надо подать сигнал, отдискретизированный уже с 48 кГц (или перейти с 96 кГц на 48 кГц). Грубый пересчёт с применением простейшего фильтра или интерполятора даст искажения звука, заметные на слух. А точный, тютелька в тютельку пересчёт требует неимоверных вычислительных ресурсов, особенно при высоких частотах дискретизации. Процессору X-Fi такая работёнка вполне по зубам, и даже половина силёнок остаётся на другие немаловажные дела.

Похоже, самому процессору нет дела до частоты дискретизации сигнала. В случае максимальных 192 кГц сигнал может разбиваться на несколько частотных полос, тогда процессор будет обрабатывать их по отдельности. Решение оригинальное. Пересчитывать всё в 192 кГц и вести обработку на данной фиксированной частоте было бы прозрачнее и чище, но самые ходовые частоты другие – 48 и 96 кГц, а лупить вхолостую – занятие неблагодарное.

Немаловажно и то, что процессор X-Fi обладает умеренным энерговыделением и не требует принудительного охлаждения (внутренняя частота – 400 МГц). Проверял лично: при работе поверхность совсем не огненно-горячая. Размеры X-Fi впечатляют. Богатырские габариты – взвешенное решение – всё-таки не в мобильные телефоны втискивать.

Аудиопроцессор X-Fi

Качество воспроизводимого звука обеспечивается продвинутым восьмиканальным дельта-сигма (24 бит 192 кГц) ЦАПом от Cirrus Logic (www.cirrus.com), имеющим встроенный фильтр на 50 кГц и поддерживающим DSD-поток. Следует отметить: у тестируемой карты ЦАП попроще, чем у флагманской модели X-Fi Elite Pro (CS4398). На стенде испытуемый CS4382 демонстрирует динамический диапазон 114 дБ при THD+N 100 дБ. Производитель позиционирует данный ЦАП для SACD-плееров и Hi-Fi-ресиверов.

ЦАП: CS4382-KQZ

Обязанности аналого-цифрового преобразования в процессе записи выполняет АЦП WM8775 от английской Wolfson: стереодельта-сигма 16–32 бит 32–96 кГц, селектор 4 стереовходов с аналоговой подстройкой уровня от +24 дБ до-21дБ, соотношение сигнал-шум 102 дБА при THD-90 дБ (последние параметры в условиях реальной карты скорее всего заметно подсядут). Как видим, сей АЦП пролезает в разряд 24-битных, что называется, с большим натягом.

АЦП: WM8775EDS

В целях экономии в правом верхнем углу тестируемой карты не распаян светоид для моддинга. Несмотря на другие нераспаянные «дырочки» (предназначенные для флагманских моделей X-Fi), аппаратная часть карты не выглядит дешёвой. Монтаж очень добротный.

Программное обеспечение берёт на себя основную часть функций (и не только сервисных). Т.е. доктрина такова: улучшение звучания возложить на цифровую обработку, благо, мощность нового аудиопроцессора позволяет пошиковать.

Стало расхожим скоропалительное мнение, будто аналоговый «виниловый» звук намного приятнее на слух, чем цифровой «сидюшный». Причина сего заблуждения кроется в том, что «цифра» (честно записанная) гораздо сложнее в плане озвучивания для акустики-усиления, чем пресловутый винил. Т.е. для качественного воспроизведения виниловых записей достаточно относительно простенькой акустики, а вот чтобы полноценно отработать могучие всплески «цифры», особенно 24-битной, понадобится акустическая система, обладающая колоссальной макродинамикой (способностью непринуждённо и без искажений воспроизводить как тихие, так и громкие звуки). Дар чётко прорабатывать малые по амплитуде нюансы звука на очень скромных уровнях громкости – тоже стезя лишь избранных. 16-битная цифра дает динамический диапазон под 90 дБ, перекрывая соотношение сигнал-шум (~85 дБ) лучших студийных микрофонов. Наиболее «крутые» 24-битные аналого-цифровые преобразователи выдают более 118 дБ, обеспечивая запас на чёткую, без заметных ступенек оцифровки дискретизацию самых тихих звуков. Поскольку реальный динамический диапазон обычного (не аудиофильского) винила упирается примерно в 40–50 дБ (сказывается шелест иглы и накапливающиеся щелчки от царапин), то перед записью на пластинку студийный звук обязательно поджимают компрессором. В отличие от воздушного компрессора, что снабжает сжатым воздухом отбойные молотки, аудиокомпрессор, образно говоря, накачивает энергией сигнал между всплесками звука. То есть, микронюансы звука под воздействием безудержной компрессорной накачки могут раздуться до слоновьих размеров. Вернемся к тому, что цифра на массовых носителях типа CD-audio далеко не всегда записана честно. В последнее время распространились две болезни: перекомпрессия и клиппинг. С первым понятно: это когда в погоне за зычностью мастер записи перебарщивают с компрессией, неизбежно вытащив на поверхность шумы и внеся частотно-временные искажения. Вторая болезнь выражается в умышленном линейном увеличении амплитуды с обрезанием макушек всплесков звукового сигнала (диск с клиппингом звучит громче и даже иногда обманчиво ярче на расхожей акустике).

Итак, рассмотрим поведение излишне компрессированного (тихих звуков практически нет) и нормального (очень тихие звуки могут внезапно сменяться громкими) сигналов во времени.

Пример записи джазовой интерпретации Баха без переусердствования с компрессией

Хорошо видно, что в случае сильной компрессии огибающая сигнала упирается в верхнюю и нижнюю амплитудные «планки», обусловленные лимитом битности цифры (правда, ничто не мешает звукоинженеру отнормировать пережатую компрессором запись, скажем, на уровень 0,5 дБ пиковых). Компрессировать цифровой сигнал сильнее попросту не позволяет предел битности, и фокус с нормировкой сути не меняет. Если же пройтись цифровым компрессором по переуплотненной записи, то последствия будут самые плачевные (в частности, жуткий клиппинг).

Так вот, придуманная Creative цифровая обработка под названием Crystallizer по сути является смесью динамического компрессора и трехполосного эквалайзера, приподнимающего низкие и высокие частоты (или разновидностью многополосного компрессора). Маркетологи Creative преподносят «кристаллайзер» как 24-битную палочку-выручалочку, кардинально улучшающую звучание 16-битных аудиотреков. Увы, снизить плотность перекомпрессированного звука «кристаллайзер» не в состоянии, так же как и восстановить информацию, обрезанную клиппингом. Про частотные составляющие, утерянные после сжатия в Мр3, уже не говорю. А упоминание «24 бит» – всего лишь рекламный камуфляж. Спору нет, обработка сигнала ведётся действительно на 24 бит, но это само по себе ещё не улучшает 16-битный звук до DVD-audio, изначально записанного в студии на 24 бит. Возникает закономерный вопрос: в каких случаях «кристаллайзер» действительно может быть полезен? Ответ: «Кристаллайзер» очень пригодится, если слушать не очень компрессированные записи (например, классической музыки) на обычной мультимедийной акустике со скромным потенциалом по макро-и микро-динамике.

Очевидно, продвигающие «кристаллайзер» не удосужились апробировать своё детище на массовых CD-audioдисках стандартного и распространённого (не самого высокого) качества, а ограничились единицами из коллекции аудиофила и, самое странное, акустическими системами, взятыми напрокат у домохозяек. Меломанам же позарез нужна несколько иная функция – которая бы (полагаю, с помощью искусственного интеллекта) восстанавливала последствия клиппинга. А чтобы было куда огород городить, перевод воспроизводимого обычного 16-битного сигнала в продвинутые 24 бита – как раз кстати.