Технология SoundMAX Cadenza на примере интегрированного AC'97-звука материнской платы Intel D845PEBT2

6-канальный аналоговый, цифровые коаксиальный и оптический выходы, поддержка 3D-звука, стереомикрофон и софт для распознавания речи


 

Интегрированный AC'97-звук медленно, но верно продолжает наступление на звуковые карты с шиной PCI. На сегодня никого уже не удивишь наличием на материнской плате цифровых S/PDIF-выходов или 6-канального кодека. Однако до настоящего времени у отдельных звуковых карт с программной поддержкой дела обстояли всё же получше. Тут и поддержка 3D-звука в играх, и различные многофункциональные комплектные утилиты, и программы c приятным интерфейсом.

Если вы помните, в прошлом году Intel представила довольно мощный набор программ для встроенного звука на своих материнских платах. Речь идёт о комплекте программного обеспечения SoundMAX with SPX (см. статью Интегрированный AC'97-звук на материнской плате Intel D815EFV). В этом году Intel продвигает новую, улучшенную версию, под названием SoundMAX Cadenza.

Изменения коснулись как аппаратной, так и программной части. Вместо кодеков Analog Devices 18-й серии, теперь используются более новые модели серии 19-й. Из существенных изменений нужно отметить появление в этих кодеках цифровых S/PDIF-выходов с поддержкой защиты от цифрового копирования (DRM), а также автоопределение подключенной конфигурации колонок. Также теперь имеется возможность реализации 6-канального звука без использования добавочных CNR-карт. Причём, возможна реализация дополнительных аналоговых выходов как отдельными разъёмами, так и задействуя микрофонный и линейный входы.

Рассмотрим наиболее полную реализацию SoundMAX Cadenza на примере материнской платы Intel D845PEBT2. К слову, поддержку SoundMAX обещают использовать в своих изделиях и другие производители (к примеру, ASUS в плате P4PE.)


Материнская плата Intel D845PEBT2, вид сверху

В данном случае на коммутационную панель выведены полностью все разъёмы, без совмещения: линейный вход, микрофонный вход, линейный выход на фронтальные колонки, линейные выходы на тыловые, центральный и сабвуферный каналы. Также имеются распаянные прямо на печатной плате цифровые коаксиальный и оптический S/PDIF-разъёмы. Оптический разъём закрыт откидывающейся пылезащитной шторкой. В данном случае применён 6-канальный кодек AD1980.


Материнская плата Intel D845PEBT2, коннекторы

Напомню идеологию работы AC'97-звука на материнских платах: так как мощность современных CPU намного превышает мощность DSP звуковых карт, а данные всё равно хранятся в ОЗУ, было решено переложить работу по обработке звуковых потоков на центральный процессор, оставив в железе лишь интегрированный в ICH чипсета AC-Link контроллер, подающий готовый сигнал прямо на AC'97-кодек.


Схема работы AC'97-звука

На программном уровне мы видим привычную поддержку 3D-звука посредством алгоритмов Sensaura 3D.


Диагностика утилиты Sensaura Info

Имеются режимы для наушников, стерео-, 4-, 5.1-колоночных конфигураций. На звук можно накладывать различные эффекты моделирования сред отражения. Функция Virtual Theater 5.1 Surround позволяет получить виртуальный 5.1-звук в двух колонках. Расширенные настройки Sensaura Virtual Ear и Sensaura Headphone Theater по-прежнему доступны только в виде платных апгрейдов.


Контрольная панель SoundMAX, теперь с 5.1-звуком

Поддержка MIDI представлена программными синтезаторами Yamaha XGLite 1.2 Мб и альтернативным GM-синтезатором с поддержкой загружаемых DLS2-банков (один такой 4 Мб с надписью Professional идёт в комплекте).


Поддержка MIDI в двух вариантах: Yamaha XGLite 1.2 Мб или GM-банк 4 Мб

Изменения по сравнению с предыдущей версией SoundMAX заключаются в другом. Пользователи материнских плат с поддержкой технологии SoundMAX Cadenza могут также приобрести со скидкой специальный стереомикрофон SoundMAX Superbeam от Andrea Electronics и набор специального софта с поддержкой распознавания речи. На сайте выложена для скачивания специальная тестовая утилита, проверяющая совместимость железа с SoundMAX Cadenza.


Стереомикрофон SoundMAX Superbeam

В отличие от многих других, этот микрофон не нужно подносить ко рту говорящего. Вполне достаточно закрепить его на верхнюю часть монитора, так как данный микрофон рассчитан на дальнюю зону приёма сигнала (far-field) и имеет в своих драйверах систему шумоподавления. На сайте производителя имеется специальное довольно интересное технологическое демо, показывающее работу алгоритмов PureAudio и SuperBeam.


Демо, показывающее работу PureAudio и SuperBeam
на компьютере с любой звуковой картой

На самом деле, никаких открытий и чудес здесь, конечно же, нет. Динамическая обработка звукового сигнала присутствует в любом аудиоредакторе. А любая серьёзная запись с микрофона не обходится без прохождения через нойз-гейт, деэссер и компрессор с лимитером (плохой записи также идёт на пользу дехизер). Новаторство в том, что здесь обработка осуществляется на лету на уровне драйвера, благо современные CPU справляются с этим без усилий. Таким образом, программам распознавания речи существенно облегчается работа.

Однако перейдём к делу — всё ли так хорошо, как о том победно вещают пресс-релизы? Для тестирования использовались операционная система Windows XP с установленным SP1 и последние драйвера с сайта Intel:

INF: Intel 82801DB ICH4 4.04.1007 1.31 MB 14 Oct 2002
IDE: Intel Application Accelerator 2.2.2.2150 1.93 MB 28 Aug 2002
Integrated Audio: ADI Cadenza 5.12.01.3516 18.1 MB 23 Sept 2002

При тестировании были задействованы P4 2,53 ГГц и 512 Мб DDR333.

После установки всех драйверов в трее появляются значки, вызывающие стандартные вкладки настроек SoundMAX. При этом, имеется новая вкладка, посвящённая микрофону.

 

Вкладка настройки параметров микрофона

Что интересно, поддерживаются стандартные микрофоны и хедсеты. Для SoundMAX Superbeam существует отдельный Wizard, позволяющий автоматически подстроить уровень записи.





Wizard, позволяющий автоматически настроить уровень

Кроме того, управление сведено в единую утилиту AudioCommander, напоминающую музыкальный центр.


AudioCommander — центр управления AC'97-звуком:
к дизайну и удобству претензий нет

Здесь имеется AudioRecorder, позволяющий убедиться в работоспособности встроенных технологий шумоподавления. Включение и отключение осуществляется в специальном окошке.



Окно включения/отключения динамической обработки звука

После установки специального софта при запуске любых приложений, допускающих ввод и редактирование текста, при переключении на английский язык в языковой панели Windows (Language bar) появляются специальные иконки, служащие для управления системой распознавания речи. Первое, что мне пришло в голову — это поздороваться с компьютером и представиться.



Распознавание речи с SoundMAX Cadenza — это реальность!

К сожалению, в базе данных компьютера есть Marxine, Maxine, Maxey и даже Matsui, но вот моё имя отсутствует. :) Также, налицо попытка компьютера проанализировать фразу и подобрать наиболее подходящее по смыслу слово. Кстати, неточно распознанные слова можно выбрать из списка похожих или передиктовать заново.

Вдохновлённый успехом, я предпринял попытку продиктовать более осмысленный текст, а заодно выяснить — насколько эффективна система фильтрации в реальном времени, которую нам предлагают. Я взял самый обычный технический текст — абзац из readme.txt к утилите Intel Application Accelerator. Диктовка велась в среднем темпе, 2-3 слова в секунду слитной речью с небольшими паузами, полагающимися по смыслу. На иллюстрации можно видеть оригинальный текст, чуть ниже — распознанный текст с включёнными фильтрами, и в конце — распознанный текст без фильтрации.



Задачка посложнее: реальный текст. Встроенная в SoundMAX Cadenza cистема фильтрации сигнала улучшает распознавание в несколько раз!

Как мы видим, система распознавания речи в первом случае неправильно распознала 2 слова из 26, во втором 12 слов из 26. Таким образом, при наличии фильтрации использовать распознавание речи имеет смысл. В противном случае, диктовка становится совершенной неэффективной.

Тест загрузки процессора

Для измерения загрузки CPU при различном числе потоков использовался тест RightMark DirectSound 1.0 alpha. Диагностика DirectSound показала наличие 32 аппаратных потока DS и DS3D. Имеется ввиду, что первые 32 голоса будут обрабатываться специальными алгоритмами Sensaura 3D. Если их будет больше — в ход пойдут программные алгоритмы от Microsoft. Необходимо понимать эту разницу.


Диагностика программы RightMark DirectSound — 32 «аппаратных» буфера

Любопытно, что в рекламе SoundMAX фирма Analog Devices говорит о том, что на современных мощных CPU (P4 1,4 ГГц и выше) программный звук SoundMAX будет работать быстрее, чем аппаратная звуковая карта PCI. Мы решили проверить это утверждение, используя синтетический тест RightMark DirectSound. В качестве звуковых карт PCI были взяты полностью программная карта ESI WT192X на новом чипе VIA Envy24HT, старый проверенный Creative Live!5.1 на EMU10K1 и новейшая аппаратная карта Creative Audigy2 на одноимённом DSP.

При использовании процессора P4 2,53 ГГц и 512 Мб DDR333 загрузка составила:

Число потоков SoundMAX Cadenza ESI WT192X Creative Live!5.1 Creative Audigy2
8 4,6 2,1 2,8 1,6
16 6,2 2,4 4,6 2,4
32 10,2 4,0 8,9 4,3

Как видим, хотя разница и имеется, она составляет всего лишь единицы процентов. Также есть подозрение, что при использовании SoundMAX Cadenza процессор нагружают расчётом именно алгоритмы позиционирования звука, так как даже при воспроизведении стерео есть пресеты для узко и широко расставленных колонок, а также неотключаемая технология Virtual Ear.

Объективные тесты качества звучания

Для тестирования использовалась разработанная нами программа RightMark Audio Analyzer 4.2. Уровень сигнала на линейном выходе звуковой подсистемы этой материнской платы достаточно мал. Поэтому, при тестировании более качественными картами приходится поднимать уровень сигнала на приёмной части, так что результаты незначительно отличаются от тестов вход на выход. Также возможно, что здесь накладывает свой отпечаток неотключаемая обработка сигнала в цифре.

Тестируемая цепь: External loopback (line-out — line-in)
Режим работы: 16 бит, 44 кГц

Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: +9.68, -12.97Очень плохо
Уровень шума, дБ (А): -84.6Хорошо
Динамический диапазон, дБ (А): 82.0Хорошо
Нелин. искажения, %: 0.0044Очень хорошо
Интермод. искажения, %: 11.441Очень плохо
Взаимопроникновение каналов, дБ: -77.1Очень хорошо

Общая оценка: Средне (подробнее)

Как мы видим, в режиме 44 кГц, который является основным при воспроизведении музыки в MP3, CD и звука в играх, налицо проблемы с передискретизацией в 48 кГц. И даже если отбросить искажения от интермодуляции, всё равно, при подаче синуса 1 кГц показатель THD+N при наличии A-взвешивания составляет 0,1%! И это несмотря на заявления Analog Devices о том, что кодек способен работать на любых опорных частотах (как это обстоит у любой профессиональной звуковой карты). Увы, для упрощения жизни в драйверах был введён насильный пересчёт в 48 кГц.


Обратите внимание: это не гармоники основного колебания (1 кГц),
это — погрешности передискретизации all->48

Тестируемая цепь: External loopback (line-out — line-in)
Режим работы: 16 бит, 48 кГц

Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: +9.52, -13.28Очень плохо
Уровень шума, дБ (А): -84.5Хорошо
Динамический диапазон, дБ (А): 82.0Хорошо
Нелин. искажения, %: 0.0043Очень хорошо
Интермод. искажения, %: 0.035Хорошо
Взаимопроникновение каналов, дБ: -77.4Очень хорошо

Общая оценка: Хорошо (подробнее)

Перейдём к 48 кГц. Здесь всё более-менее хорошо, за исключением АЧХ. Частоты ниже 40 Гц отфильтрованы, при этом на 75 Гц имеется пик, а на 140 Гц — провал. Вероятно, это попытка увеличить басы на компьютерных колоночках. Причём такая АЧХ получается независимо от выбранного режима работы карты. И это именно выход, так как точно такая же АЧХ получается при измерении линейным входом референсной картой WT2496. Интересно, что прошлогоднее тестирование платы с кодеком AD1885 не выявило подобных проблем с АЧХ. Скорее всего, это баго-фича драйверов, так как горб имеется даже при перезаписи через внутренний микшер карты.


АЧХ имеет задранный мид-бас, видимо, чтобы лучше «бумкало»

Слуховые тесты качества звучания

Для прослушивания музыки мы использовали деревянные мультимедийные колонки Microlab SOLO-1, которые обладают достаточно качественным звуком, чтобы уверенно слышать различия в звучании звуковых карт, но при этом вполне распространены. Также были использованы аудиофильские наушники Sennheiser HD600.

Распространённые недорогие мультимедийные карточки, как известно, имеют вполне приемлемый уровень качества звучания, не претендующий на Hi-Fi/Hi-End, но достаточный для компьютерной акустики. В сравнении с Live!5.1 с кодеком Sigmatel STAC9708 при проигрывании MP3 и CD в колонках SOLO-1 больших различий не было. Однако из-за отсутствия бубнения в области низких частот звук карты Live!5.1 показался чуть более благозвучным.

Как известно, линейный выход карты рассчитан на высокоомную нагрузку и, вообще говоря, не предназначен для использования с наушниками. Однако производители звуковых карт и AC'97-звука предусматривают линейную буферизацию в выходном каскаде, чтобы угодить и линейной нагрузке активной акустики, и низкоомным наушникам. В данном случае, благодаря встроенному буферу кодек легко смог «раскачать» наушники Sennheiser HD600 до весьма внушительной громкости. И даже на максимальной громкости, слушать музыку на которой становится невозможно, не было ни малейших намёков на перегрузку звукового тракта.

При прослушивании музыки в режиме 5.1 сигнал распределяется на все колонки. К сожалению, в настройках не имеется опций для регулирования частоты среза кроссовера сабвуфера. В DVD-плеерах PowerDVD XP и WinDVD4 видятся все конфигурации колонок — от стерео до 5.1 и S/PDIF pass.

Игры

В комплекте с микрофоном поставлялась игра Enigma Rising Tide, где реализовано управление голосом. Суть игры — управлять подводной лодкой времён Второй Мировой Войны. На самом деле, голосовых команд там не очень много, и большая часть управления осуществляется через клавиатуру и мышь. Однако очень прикольно отдать голосом команду «полный вперёд!» (ahead full) или приказ на запуск торпеды.


В качестве игр с 3D-звуком была опробована полная версия 3D-стрелялки UT2003, где имеется поддержка аппаратного DS3D+EAX. Объёмный звук SoundMAX Cadenza показался более эффектным, чем звук карты Live!5.1.

Выводы

SoundMAX Cadenza оставляет в целом благоприятное впечатление. И если интегрированный звук ещё нельзя назвать полной заменой обычным звуковым картам с шиной PCI, то аргументов за приобретение отдельной звуковой карты становится с каждым днём всё меньше и меньше. Самое приятное, что подобные интегрированные решения очень дёшевы для производителя и конечного покупателя. В самом деле — что стоит впаять на материнскую плату малюсенький шестиканальный AC'97-кодек и несколько разноцветных разъёмов.

Стереомикрофон SoundMAX Superbeam и технология фильтрации сигнала в реальном времени превращает распознавание речи из научной фантастики в реальность. Наконец-то мощным центральным процессорам нашлась работа для их безумных гигагерц.

В то же время, драйверописателям фирмы Analog Devices ещё есть над чем поработать. Не реализован режим воспроизведения 44 кГц без пересчёта в 48 кГц, что позволяет сделать железо. АЧХ имеет довольно странный подъём в области НЧ. Нет возможности настроить частоту кроссовера для режима 5.1. Отсутствует эквалайзер или даже регуляторы тембра. Надеемся, что все найденные при тестированиии баги устранимы на программном уровне и в следующей версии драйверов проблем уже не останется.

Плюсы

  • полноценный 6-канальный аналоговый выход (микрофонный и линейный входы не совмещены с выходами);
  • цифровой оптический и коаксиальный интерфейсы, с возможностью передачи PCM и AC3;
  • поддержка качественного 3D-звука алгоритмами Sensaura 3D (EAX1, EAX2, I3DL2, A3D);
  • комплектные утилиты (для какого-то там AC'97-звука) с человеческим лицом — красивые и удобные;
  • поддержка XG и GM MIDI с загружаемыми DLS2-банками;
  • интегрированная в драйвера система шупомодавления, многократно повышающая качество распознавания речи;
  • стильный стереомикрофон SoundMAX Superbeam, работающий в дальней зоне приёма сигнала.

Минусы

  • передискретизация в 48 кГц;
  • задранные басы в АЧХ;
  • нет возможности настроить частоту кроссовера;
  • отсутствует эквалайзер.

 

Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.