Практическое тестирование Intel High Definition Audio на примере кодека Realtek ALC880

 

История возникновения спецификации High Definition Audio такова. С забвением DOS и приходом Windows закончилась эпоха разношерстных архитектур и прямого программирования звуковых карт. ОС Windows привела к появлению единых стандартов и единых API. В данном случае API (Application Programming Interface) — это единый стандартный интерфейс, служащий для высокоуровневого обращения к похожим функциям различных устройств, вместо низкоуровневого программирования под каждое устройство. В применении к звуку ОС Windows 3.11 содержала MME (Multi Media Extensions) в составе Windows API, с несколькими простейшими функциями по инициализации устройства, задания параметров работы, воспроизведения и записи звука. В 1996 году компания Microsoft выпустила довольно мощный DirectSound API с поддержкой многоканального звука, софтовой эмуляцией и возможностью аппаратного ускорения аудио функций, так что все звуковые карты начали обзаводиться DirectSound драйверами.

В 1997 году компания Intel представила стандартную спецификацию на массовые дешёвые аудио-кодеки, под названием AC‘97 (Audio Codec '97). Главным достижением внедрения этой спецификации можно считать улучшение качества звучания массовых звуковых карт за счёт полного разделения аналоговой и цифровой частей, и повышение максимально воспроизводимой частоты дискретизации до 48 кГц, для совместимости с форматом звука DVD-Video. Стандарт просуществовал достаточно долго, дожил до версии 2.3 и в настоящее время морально устарел.

AC'97 кодеки в качественных современных звуковых платах не применяются (вместо этого с успехом используются I2S-кодеки для бытовой и профессиональной аудио аппаратуры), и полностью сместились в low-end сектор, превратившись в убогий и глючный отключаемый "интегрированный AC'97-звук". Ввиду своей дешевизны посредственная реализация интегрированного звука дискредитировала само название стандарта, который имеет к этому мало отношения. Скажем, в воплощении Analog Devices и Intel (SoundMAX Cadenza на примере интегрированного AC'97-звука материнской платы Intel D845PEBT2, Интегрированный AC'97-звук на материнской плате Intel D815EFV) или NVIDIA (Практическое исследование мультимедийных и коммуникационных возможностей чипсета NVIDIA nForce) интегрированный AC'97 звук показывал вполне приемлемое качество и даже демонстрировал некоторые оригинальные фичи.

High Definition Audio (HD Audio) является преемником и эволюционным продолжением спецификации AC‘97. Новые кодеки имеют тот же форм-фактор и совместимы с HD Audio контроллерами снизу вверх. Вероятно, следуя принципу "пользователь покупает мегагерцы", в Intel выбрали название по основному отличительному признаку — поддержке звуковых форматов высокого разрешения, что совпадает с дословным переводом названия стандарта). Однако, несмотря на название, стандарт имеет и некоторые отличия. Основные из них приведены в таблице:

AC '97 High Definition Audio Преимущество HD Audio
16 бит 48 кГц максимум*32 бит 192 кГц максимум Полноценная поддержка новых форматов, таких как DVD-Audio
5.15.1/7.1 Полноценная поддержка новых форматов, таких как Dolby Digital Surround EX, DTS ES
Полоса пропускания 11.5 Мб/с48 Мб/с выход,
24 Мб/с вход
Выше полоса пропускания позволяет использовать большее число каналов в более детальных форматах
Фиксированная полоса пропускания Задаваемая полоса пропусканияИспользуются только необходимые ресурсы
Определённый канал DMADMA каналы общего назначенияПоддержка многопоточности и нескольких подобных устройств
Одно звуковое устройство в системеНесколько логических звуковых устройствПоддержка концепции
Digital Home / Digital Office, вывод разных звуков на разные выводы для мультирумных возможностей и отдельного голосового чата во время онлайн-игр
Опорная частота задаётся извне, основным кодекомОпорная частота берётся от чипсета (I/O Controller Hub, ICH) Единый высококачественный задающий генератор для синхронизации
Стабильность работы зависит от стороннего ПО третьих фирмУниверсальная архитектура звукового драйвера от MicrosoftЕдиный драйвер для большей стабильности OS и базовой функциональности, не требуется специальная установка драйверов
Ограниченный device sensing / jack retasking Полный device sensing / jack retasking Полная поддержка audio Plug and Play
Стреомикрофон или 2 микрофона Поддержка массива из 16 микрофонов, максимум Более точные ввод и распознавание речи

* в последних версиях стандарта теоретически 20 бит 96 кГц, однако где в реальности найти запись в таком формате — остаётся загадкой

Остановимся подробнее на поддержке Microsoft Universal Audio Architecture (UAA), которая ранее планировалась к внедрению лишь в следующем поколении Windows (Longhorh). Совместимость с UAA подразумевает автоматическую установку в звуковом устройстве единого универсального драйвера от Microsoft, находящегося в операционной системе, корректно поддерживающего все базовые функции устройства и обеспечивающего воспроизведение звука без заиканий. При этом энтузиасты, конечно, могут сами установить очередной бэта-драйвер от производителя кодека с поддержкой более широкой функциональности (например, красивую панель с логотипом производителя или поддержку DS3D и EAX посредством программных алгоритмов Sensaura).

Для улучшения продвижения новой спецификации Intel совместно с Dolby разработали программу лицензирования и выдачи следующих логотипов Dolby компьютерам с High Definition Audio звуком:

  • Dolby Sound Room — поддержка 5.1 для одного слушателя и Dolby Digital, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic II
  • Dolby Home Theater — поддержка 5.1 для нескольких слушателей, Dolby Digital, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic II, а также создания DVD с Dolby Digital с помощью Dolby Digital Stereo Creator.
  • Dolby Master Studio — поддержка 7.1 для нескольких слушателей, Dolby Digital, Dolby Digital Live, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic IIx, а также создания DVD с полноценным Dolby Digital.

На презентации прошедшего IDF мелькали цифры требований по качеству и к аппаратной части, для получения Dolby Logo:

  Low-tier PC Mid-tier PC Top-tier PC
Signal-to-Noise
relative to –20 dBFS
A-weighting
55 dB 65 dB 75 dB
Headroom
relative to –20 dBFS
20 dB 20 dB 20 dB
FR
Passband Ripple
20 Hz to 20 kHz
+0.5 / –3 dB
20 Hz to 20 kHz
+0.5 / –1 dB
20 Hz to 20 kHz
±0.5 dB
THD+N ≤–60 dBFS ≤–60 dBFS ≤–65 dBFS
FS Output Voltage without clipping1Vrmsrms1Vrmsrms2Vrmsrms

Очень интересно нестандартное измерение сигнала/шума, по отношению к –20 dBFS, а не к полному размаху сигнала, а также требование к высокому уровню выходного сигнала, что практически автоматически обеспечит приемлемое отношение сигнал/шум. Уровень искажений -60 дБ соответствует в процентах 0,01%, а этого явно недостаточно для получения качественного звука. Требования на неравномерность АЧХ легко выполнимы для ЦАП и имеют слабое отношение к качественному звуку, однако, возможно это заставит применять более высококачественные ОУ на выходе кодека. С другой стороны, сам факт необходимости перепроектирования преобразователей и получения сертификации может простимулировать появление более высококачественных микросхем кодеков.

Внешний вид и разъёмы

В реальном тестировании у нас находилась материнская плата производства Intel с интегрированным звуком High Definition Audio на базе кодека Avance Logic (Realtek) ALC880.


ВходыМикрофонный
Линейный
ВыходыФронтальный
Боковой
Тыловой
Центр/саб
Цифровой электрический
Цифровой оптический
Внутренние разъемыколодка для вывода двух разъемов на лицевую часть корпуса

Аппаратные особенности

 

ПреобразователиRealtek ALC880
8-канальный ЦАП 24 бит 192 кГц (SNR >100 дБA)
три стерео АЦП 20 бит 96 кГц (SNR >85 дБA)

High Definition Audio кодек ALC880 поддерживает UAA (Universal Audio Architecture), имеет 4 стерео 24 бит ЦАП (SNR >100 дБA), три стерео 20 бит АЦП (SNR >85 дБA) предназначен для высококачественных мультимедиа-компьютеров. ЦАПы имеют интегрированную защиту контента от Realtek для поддержки DVD-Audio. Три стерео микрофонных входа поддерживают микрофонный массив с технологиями Acoustic Echo Cancellation (AEC), Beam Forming (BF) и Noise Suppression (NS). Входы и выходы поддерживают авто-распознавание благодаря impedance sensing и jack detect. Усилители на наушники интегрированы в каждом аналоговом выходе. Все аналоговые входы/выходы переназначаемы или автоматически подстраиваются в зависимости от подключенного устройства (Universal Audio Jack). ALC880 поддерживает 32 бит 96 кГц S/PDIF вход и выход. ALC880 поддерживает host/soft контроллер чипсета Intel ICH6, а также любой HDA совместимый контроллер. Драйверами поддерживается EAX/Direct Sound 3D/I3DL2/A3D для поддержки в играх. Интересно, что опционально заявлено кодирование в Dolby® AC-3 для вывода цифрового звука на акустику с декодером или бытовой ресивер.

Панель управления

Контрольная панель выполнена в виде одного окна достаточно больших размеров с несколькими вкладками. Дизайн панели выполнен в каком-то игрушечном стиле — большие кнопки с несуразными изображениями.

На первой вкладочке «Sound Effect» вы найдете 10-полосный эквалайзер с возможностью выбора готовых пресетов или создания своих, а также режимы эффектов, включая режим караоке.

На следующей вкладке «Speaker Configuration» расположено меню выбора конфигурации колонок с возможностью подачи тестового сигнала в существующие каналы выбранного режима.

При подключении штекера в разъем по умолчанию автоматически появляется панель «Audio Wizard». Автоматическую детекцию можно отключить, а также самостоятельно вызвать соответствующей кнопкой в верхней части основного окна.

В появившемся окошке можно указать какое устройство вы подключаете.

На вкладке «3D Audio Demo» вам предоставляется возможность оценить качество позиционирования тестовых источников в пространстве.

В настройках цифрового интерфейса — на вкладке «SPDIF» доступен выбор частоты семплирования и кнопка выключения.

На момент тестирования использовался самый свежий драйвер версии 5.10.0.5027.

Тестирование в RMAA

Измерения проводились с помощью звуковой карты Terratec 6fire LT и Audiotrak ProDigy 7.1 коротким качественным проводом с позолоченными разъёмами.

HD Audio Realtek ALC880

Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц

Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ:+0.12, -0.26Очень хорошо
Уровень шума, дБ (А):-86.4Хорошо
Динамический диапазон, дБ (А):82.0Хорошо
Нелин. искажения, %:0.0038Очень хорошо
Интермод. искажения, %:0.014Очень хорошо
Взаимопроникновение каналов, дБ:-86.0Отлично

Общая оценка: Очень хорошо (подробнее)

Цифровой выход, режим работы: 16 бит 44 кГц

ТестRealtek HD Audio S/PDIF synchRealtek HD Audio S/PDIF asynch
Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ:+0.00, -0.02+0.00, -0.02
Уровень шума, дБ (А):-96.9-97.4
Динамический диапазон, дБ (А):96.696.6
Нелин. искажения, %:0.00040.0004
Интермод. искажения, %:0.00510.0051
Взаимопроникновение каналов, дБ:-98.0-99.5

Общая оценка: Отлично (подробнее)

HD Audio C-Media CMI9880

Взято из тестов материнской платы ECS PF4 Extreme (Intel 915P).

Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц

Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ:+0.19, -0.68Хорошо
Уровень шума, дБ (А):-90.5Очень хорошо
Динамический диапазон, дБ (А):90.3Очень хорошо
Нелин. искажения, %:0.034Хорошо
Интермод. искажения, %:0.043Хорошо
Взаимопроникновение каналов, дБ:-92.3Отлично

Общая оценка: Очень хорошо (подробнее)

HD Audio Avance Logic ALC880

Взято из тестов материнской платы ABIT AA8 DuraMAX (Intel 925X).

Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц

Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ:+0.14, -0.17Очень хорошо
Уровень шума, дБ (А):-88.6Хорошо
Динамический диапазон, дБ (А):88.7Хорошо
Нелин. искажения, %:0.0031Очень хорошо
Интермод. искажения, %:0.010Очень хорошо
Взаимопроникновение каналов, дБ:-91.5Отлично

Общая оценка: Очень хорошо (подробнее)

AC'97-звук Realtek ALC650

Для сравнения мы приводим результаты тестов AC'97 кодека c заявленными 18 бит АЦП и 20 бит ЦАП и отношением сигнал/шум >90 дБ А.

Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц

Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ:+0.16, -0.13Очень хорошо
Уровень шума, дБ (А):-80.0Хорошо
Динамический диапазон, дБ (А):79.7Средне
Нелин. искажения, %:0.0040Очень хорошо
Интермод. искажения, %:0.056Хорошо
Взаимопроникновение каналов, дБ:-76.4Очень хорошо

Общая оценка: Хорошо (подробнее)

Тестирование в RightMark 3DSound

Диагностика DirectSound

Device: Realtek HD Audio rear output (RtkHDAud.sys)

Features:
DirectSound 3D Hardware: Yes
DirectSound 2D Hardware: Yes
EAX 1: Available
EAX 2: Available
EAX3: N/A
EAX4 Advanced HD: N/A

Rates:
dwMinSecondarySampleRate 100
dwMaxSecondarySampleRate 192000

Free buffers stats:
dwFreeHw3DAllBuffers 32
dwFreeHw3DStaticBuffers 32
dwFreeHw3DStreamingBuffers 32
dwFreeHwMixingAllBuffers 32
dwFreeHwMixingStaticBuffers 32
dwFreeHwMixingStreamingBuffers 32

Max buffers stats:
dwMaxHwMixingAllBuffers 33
dwMaxHwMixingStaticBuffers 33
dwMaxHwMixingStreamingBuffers 33
dwMaxHw3DAllBuffers 33
dwMaxHw3DStaticBuffers 33
dwMaxHw3DStreamingBuffers 33

Misc stats:
dwFreeHwMemBytes 0
dwTotalHwMemBytes 0
dwMaxContigFreeHwMemBytes 0
dwUnlockTransferRateHwBuffers 0
dwPlayCpuOverheadSwBuffers 0

Audio transfer speed (hardware): 10.870 Mb/sec.

Субъективное тестирование

При субъективном тестировании использовались студийные мониторы Event 20/20bas, а также тракт из ресивера Pioneer AX5i и колонок B&W 6s3.

Для более исчерпывающей оценки качества звучания в это тестирование мы включили звуковые карты Creative Audigy и Live!5.1, а также интегрированный АС'97-звук Realtek ALC650. Прослушивание производилось на одних и тех же тестовых отрывках при мгновенном переключении между источниками.

Звучание HD Audio Realtek ALC880 для встроенного звука достаточно хорошее, очень схожее с картой Creative Audigy. Если очень внимательно вслушиваться в детали композиции, то едва слышна незначительная разница, выраженная в чуть лучшей прозрачности на высоких у Audigy. Однако если перерыв между прослушиванием HD Audio и картой Creative Audigy увеличить до 5 минут, эту разницу услышать будет невозможно.

Если сравнивать качество звучания HD Audio Realtec ALC880 с картой Live!5.1. То тут преимущество Realtec ALC880 налицо: звучание более сбалансированное и ровное, без резкого и грубого оттенка. Стоит отметить, что разница в звучании между ALC880 и Live!5.1 выражена в значительно большей степени, чем с Audigy. И если Audigy и Realtec ALC880 звучат практически одинаково, то у Live!5.1 отличаются даже тембры некоторых инструментов.

АС'97-звук Realtec ALC650 и HD Audio Realtec ALC880 по звучанию между собой тоже отличаются. При этом различия носят немного другой характер, нежели в двух предыдущих сравнениях. HD Audio играет более проработано и детально в области низких и средних частот, хотя высокие у ALC650 субъективно лучше. Несмотря на это, стереокартина у АС'97-звука, в отличие от HD Audio, довольно плоская и с замыленными деталями. Конечно, все познается в сравнении, но все же ближе к референсному звучанию находится HD Audio Realtec ALC880.

Таким образом, на примере субъективных сравнительных тестов, мы выяснили, что качество звучания HD Audio Realtek ALC880 носит не революционный, а скорее эволюционный характер. Достигнутый уровень качества звучания вплотную приблизился к картам класса Creative Audigy. Хотя не будем забывать, что сегодняшний представитель HD Audio был представлен на базе топового кодека Realtek ALC880.

Выводы

И по измерениям, и по слуховым тестам High Definition Audio кодек ALC880 оказался ощутимо лучше (RMAA "Очень хорошо"), чем АС'97 кодеки Sigmatel 9721 и ALC650 (RMAA "Хорошо"). Интегрированный звук на базе High Definition Audio играет лучше современного интегрированного АС'97-звука и звуковых карт 5-летней давности, и по качеству находится приблизительно на уровне карты Creative Audigy 3-летней давности, но пока не может приблизиться к современным звуковым картам класса Audigy2 и выше. Таким образом, мы становимся свидетелями эволюционного развития стандарта АС'97 с обновлённым названием High Definition Audio, чуть улучшенным звучанием в аппаратной части и поддержкой высоких форматов звука 24 бит 96–192 кГц, Правда, они не очень нужны пользователям low-end решений, поэтому мы намеренно не заостряем внимание читателей на такой поддержке. Из полезных возможностей остаются стандартные драйвера Universal Audio Architecture от Microsoft, а также Sensaura при установке драйверов от Realtek.

Плюсы

  • хорошее звучание HDAudio кодеков, лучше чем у AC'97 кодеков;
  • наличие двух видов цифровых разъемов (оптический и коаксиальный);
  • программная поддержка 3D-звука на основе алгоритмов Sensaura.

Минусы

  • скудная и аляповатая панель управления.

 

5 июля 2004 Г.

400 Bad Request

Bad Request

Your browser sent a request that this server could not understand.