Встроенный звук
Большинство современных потребительских звуковых решений в системных платах строится согласно стандарту AC’97, разработанному корпорацией Intel. Он предусматривает разделение звукового контроллера на две независимые части — цифровой контроллер (DC’97) и аналоговый кодек (AC’97), связанные между собой цифровым последовательным каналом AC-Link. Функции цифрового контроллера строго не регламентируются. Он может содержать универсальный или специализированный DSP-процессор для обработки звука, табличный волновой синтезатор, модуль поддержки DOS-звука, кодер и декодер Dolby и DTS и т. п. А может быть и простым хост-контроллером, отвечающим только за обмен данными между системной шиной и кодеком. Именно последний вариант хорошо подходит для интеграции, так как требует минимум аппаратных затрат.
Кодек AC’97 — это небольшой чип, который отвечает за преобразование звука в аналоговую форму при выводе и в цифровую — при вводе. Спецификация AC’97 (последняя версия — 2.3) описывает электрические, механические, функциональные параметры кодека. Согласно функциональной схеме, современный AC’97-кодек должен содержать 16-разрядные ЦАП и АПЦ, аналоговый микшер;
иметь до четырех линейных стереовходов и до двух моновходов, один или два микрофонных входа с возможностью усиления (+20 дБ), один линейный стереовыход, а также дополнительные линейные выходы — для наушников, 4- и 6-канальной акустики.
Необязательные требования к кодекам включают увеличение разрядности ЦАП и АЦП до 18 или 20 бит, аппаратное преобразование частоты дискретизации, управление громкостью (не уровнем) и тембром (отдельная настройка низких и высоких частот), расширение стереобазы (3D Enhancement), наличие трасмиттера для цифрового интерфейса S/PDIF, определение типа подключенного к каждому входу или выходу устройства по его сопротивлению (требование спецификации 2.3).
Перечисленные необязательные требования могут быть реализованы программно, на уровне драйверов AC’97-звука. Так, кодеки, обрабатывающие данные только с фиксированной частотой дискретизации, требуют, чтобы преобразования выполнялись на стороне хоста. Это касается также эквалайзеров, разрядности данных (18- и 20-разрядный звук), расширения стереобазы.
Таким образом, от самого аудиокодека зависят такие параметры звука, как отношение сигнал/шум, уровень сигнала на выходе, АЧХ. Различные звуковые эффекты (позиционирование, реверберация), поддержка нескольких потоков, соответствие требованиям различных API, работа с MIDI, общая устойчивость работы зависят от возможностей цифрового контроллера и его драйверов.
Большинство интегрированных звуковых решений, встречающихся на современных материнских платах, состоят из встроенного в южный мост чипсета хост-контроллера и расположенного на плате аудиокодека. Размещение кодека или нескольких кодеков на специальной плате — райзере AMR (или более функциональных его разновидностях — CNR, ACR) — тоже возможно, однако это решение не стало популярным, и потому слоты райзеров постепенно исчезают с материнских плат.
Хост-контроллер чипсета поддерживает двух- или многоканальные кодеки, а также независимый вывод отдельного цифрового потока в формате PCM, AC-3, DTS и т. д. для интерфейса S/PDIF. Функции обработки звука зачастую целиком возлагаются на драйверы, которые пишут и разработчики чипсетов, и разработчики кодеков (у последних это получается лучше). Некоторые драйверы поддерживают и позиционируемый 3D-звук, и имитацию звуковой среды, и многополосный эквалайзер — мощности современных процессоров позволяют это. Иногда встроенный в чипсет контроллер аппаратно реализует поддержку DirectSound, волнового табличного синтеза MIDI, а также позиционирование и даже кодирование звука в формат Dolby Digital (чипсеты Nvidia).
Современные звуковые кодеки поддерживают практически все не только обязательные, но и опциональные требования. Нормой стало наличие трасмиттера S/PDIF для подключения цифровой акустики или других устройств с цифровым входом и встроенного усилителя, который активируется при подключении наушников. Есть кодеки с поддержкой многоканальной акустики, с 20-разрядными ЦАП и АЦП. Полностью аппаратные решения для шины PCI (например, от CMedia) встречаются все реже, так как они заметно дороже, а существенных преимуществ уже не имеют. Cегодня встроенный звук практически избавился от таких проблем, как повышенная шумность, искажения и наводки, низкий выходной уровень. Исчезли проблемы с поддержкой игр, недостаточной стабильностью, пропаданием звука при разгоне. Тем не менее, не все хорошо с линейностью АЧХ, по-прежнему не всегда работает MIDI, часто отсутствуют какие-либо настройки, нет поддержки DOS (или она ограничена).
Чтобы подать сигналы на шесть каналов через стандартную панель ввода-вывода системной платы, приходится совмещать входные разъемы Line-In и Mic-In с выходными, выполняя коммутацию программно. То есть при шести подключенных колонках штекер микрофона вставить уже некуда — входной разъем, играя роль выхода, будет занят колоночным стереоштекером.
На большинстве новейших материнских плат используется аудиочип с «рогатой» эмблемой от тайваньской RealTek или с «косозубым» логотипом от ее дочерней компании, рациональной во всем Avance Logic. Шестиканальный ALC650 (18 бит АЦП и 20 бит ЦАП) стоит, к примеру, в ASUS P4G8X, ASUS P4T533-C, Soltec SL-85ERV, в серии Gigabyte GA-8PE667, почти на всех ABIT. В ревизиях начиная с «Е» в ALC650 к цифровому S/PDIF-выходу добавился вход.
Кодеки Analog Devices, известные своим высоким качеством и относительно бесконфликтными драйверами, увы, нечастые гости на материнских платах. Так, на ASUS P4PE и Intel D845PEBT2 красуется многообещающий AD1980 (16/20 бит 96 кГц). По цифре этот кодек снабжен только выходом. В Intel D850EMVR прокрался AD1981B, но это «усеченный» (48 кГц) двухканальный кодек, характеристиками схожий с AD1980.
Кстати, нет никакого смысла приводить и сравнивать характеристики аудиокодеков по шумам и искажениям, заявленные производителями. После «вживления» в ту или иную плату эти параметры сильно поплывут в зависимости от разводки (подробности читайте на www.ferra.ru/online/multimedia/20876). Внесет свою лепту и сборка компьютера: влияние соседства разного высокочастотного «железа» труднопредсказуемо.
Цифровые разъемы, как правило, выносятся на отдельную планку и выполняются в виде электрического RCA или, гораздо реже, в виде оптического Toslink. Подобная планка подключается посредством оригинального кабеля и специфического штекера. В серии Gigabyte GA-8PE667 для моделей Pro, Ultra и Ultra2 в комплекте прилагается планка, на которую вынесены выходы на тыл, центр и сабвуфер, а также цифровые выходы RCA и Toslink. На редчайших материнских платах (Intel D845PEBT2) все аудиовыходы, включая цифровой оптический, базируются на задней коммутационной панели.