Карточные фокусы

В свое время статья "Карточные фокусы" ("Компьютерра" #272, 1998) закончилась обещанием рассказать, какие звуковые карты автор предпочитает использовать для звукозаписи. Во-первых, обещания надо выполнять. Во-вторых, мне пришло несколько писем, авторы которых интересовались этим вопросом. Ну и, в-третьих, я просто хочу описать свои впечатления от возни с домашней звукозаписью - на дешевых мультимедийных карточках.

   А длинная прелюдия, не относящаяся к основной теме этой статьи и лишь объясняющая, что заставило меня перебрать несколько звуковых карт, предназначена для того, чтобы несколько остудить пыл поклонников концепции "все - в компьютере". Попутно я восполню некоторые пробелы из прошлых "Фокусов".

   Все познается в сравнении
   Началось все с того, что я путем (не могу не процитировать Сергея Батова, статьи которого с декабря начала печатать "Компьютерра") "сложных финансовых махинаций" выкроил 530 баксов на покупку домашнего (интерактивного, если хотите) синтезатора Yamaha PSR-630. И решил сравнить его звучание со звучанием табличного синтезатора пресловутой звуковой платы на чипе Yamaha YMF 724. На слух. Экспертно. Безо всяких приборов.

   Сразу приведу объективные сходства и различия этих двух "железок". Во-первых, оба синтезатора произведены фирмой Yamaha. Оба поддерживают стандарт XG. Поскольку XG-банки XG-модулей, производимых фирмой Yamaha, звучат сходно, в данном случае было корректно проводить сравнение на одних и тех же MIDI-файлах. При этом использовались демонстрационные файлы, которыми Yamaha комплектует как внешние синтезаторы, так и мультимедийные платы и программные синтезаторы серии S-YXG, которые "на всю катушку" применяют разные XG-примочки. Естественно, слушались звуки и по отдельности.

Цифровой вход воспрещен

В свое время я был очень приятно удивлен наличием цифрового выхода на такой дешевой плате, как Harmony 3DS724; Илья Хрупалов немедленно напечатал об этом в "Рознице", и с тех пор немало звуковых плат выходило уже с заветными дырочками S/PDIF или посадочными местами под них (кстати, к ES 137х, воспользовавшись данными с сайтов www.uta.fi/~helin/audiopci.html, www.hi-ho.ne.jp/~yanome/us/ или plaza26.mbn.or.jp/~reliant/AudioPCI/AudioPC201.htm , можно припаять цифровой интерфейс).Однако, как оказалось, радоваться преждевременно. Как правило, у этих плат (включая SB Live, о котором с музыкальной точки зрения подробно пишет известный компьютерный инженер-музыкант Евгений Петров на www.orc.ru/~peratron) выходы с входами работают асинхронно, всегда на частоте 48 кГц и всегда ресэмплируя сигнал. Это сделано для того, чтобы можно было микшировать все выходы и передавать итоговый сигнал полностью на цифровой выход. Таким образом, получить точную копию сигнала, передавая его через такой цифровой вход/выход, невозможно. Кстати, видимо, по этой же причине, если цифруешь на SB Live аналоговый сигнал на частоте 44,1 кГц, получаешь массу нелинейных искажений, а на 48 - все нормально.

   Теперь о различиях. Если в PSR-630 - 4 Мбайт сэмплов, то в YMF 724 - 2. Кроме того, плата имеет 16-разрядные ЦАП, а синтезатор, по уточненным слухам, 18-разрядные - что должно давать лишних 12 децибел динамического диапазона. Остальные различия, которые в спецификациях не указаны, будут выявлены в процессе сравнения.

   И еще: о звуке YMF 724. Если кто помнит "Карточные фокусы", я был совершенно очарован MIDI-синтезатором этой маленькой дешевой карточки. Читатели, которые купили ее, также были весьма довольны. В статье, которая недавно пришла в "Компьютерру", но напечатана, по некоторым причинам, не была, этому синтезатору - в ценовой категории до 100 долларов - отдавалось первое место даже в сравнении с вчетверо более дорогим SB Live, и автор называл его профессиональным! О профессиональности звуковых плат мы еще поговорим, но, казалось бы, чего еще желать?

   Стоило мне переткнуть штекер наушников из PSR-630 в колонки, подключенные к YMF 724, и запустить на воспроизведение MIDI-файл, который я только что слушал на внешней "Ямахе", - как мне захотелось их снять. Во-первых, в малом, к примеру, барабане, да и в других инструментах с выраженными высокими частотами сразу почувствовалась некоторая зернистость, как будто звук записан на заигранной пластинке. Или ресэмплирован без дизеринга [1]. Хайхэт [2] на карточке стал походить на нежное "С-с-с", произнесенное в микрофон, в то время как на PSR были слышны грубоватые, но реалистичные гармоники настоящей бронзовой тарелки. Том-томы (то бишь обычные барабаны, без всяких струн-пружинок) на карте, с какой бы силой (velocity) ни были сыграны, различались лишь громк... амплитудой; на PSR, если ударишь по клавише слабо, звук глухой, мягкий, а сильно - яркий, хлесткий, резкий (то ли фильтр к velocity прикрутили, то ли несколько слоев разных, - но все равно очень "по-настоящему"; то же и с фортепиано...).

   У 724 есть еще одна хитрость. Шума вроде бы нет в ее синтезаторе. А он просто очень умело маскируется: когда звуков нет, выход полностью отключен от источника. Возьмите одну негромкую ноту и сразу услышите характерный фон: "ш-ш-ш". В насыщенной аранжировке это "ш-ш-ш" маскируется, а вот в спокойных местах... У PSR такая неприятность отсутствует. Это стало последним камнем в огород карточки, после чего я решил, что от нее следует избавиться.

   Еще один из камней. У этой платы (напомню, что конкретно - A-Trend Harmony 3SD724A) жутко шумит микрофонный вход. Настолько жутко, что его далеко позади по уровню шума оставляет микрофонный вход Sound Blaster 16, притом что сам Sound Blaster обычно шумит на 15-20 децибел громче, чем 724. Я и подумал, что можно легко найти что-нибудь получше. Если за 20 долларов можно купить отличный, по мультимедийным меркам, табличный синтезатор, то почему бы не попробовать найти за те же деньги что-нибудь для домашней звукозаписи...

   Братцы Ensoniq'и
   Некоторая информация, найденная в Интернете, вызвала интерес к двум милым малюткам-близнецам - карточкам на базе чипов Ensoniq ES1370 и 1371. Они, конечно, не новые... но стоят дешево, продаются везде, а также имеют более дорогих "родственников", по некоторым параметрам успешно соревнуются с более поздними лидерами рынка, почему я и предлагаю читателю свои впечатления. Начал я с того, что отправился в один компьютерный салон неподалеку от "Компьютерры" и купил за 27 долларов карточку с таинственным названием Creative Sound Blaster PCI64v. Чипсет - ES 1371. В отличие от Yamaha 724, имеются три таблицы волн: на 2, 4 и 8 Мбайт. Микшер выполнен скромно, без лишних наворотов, и "делает себя" в панель задач - довольно удобно вызывать оттуда нужный микшер, а не стандартный Windows'овский, который не позволяет указывать специфичные для карты параметры. Для MIDI можно включать эффекты реверберации, хоруса и пространственного звучания (spatial). Меня несколько смутило то, что реверберация и хорус включаются в микшере. Это вызывало сомнения в возможности поканальной регулировки уровней эффектов (специально проверять я не стал, поскольку меня больше интересовала способность карточки записывать звук), однако каждый из трех эффектов выполнен очень приятно, звучание мягкое, и, честно говоря, выключать их "обратно" не хотелось. Правда, относительно бесшумный (по сравнению с 724) синтезатор начинал заметно шуметь при включении эффектов. Шум, на мой взгляд, приемлем для игр и домашнего прослушивания MIDI-файлов, однако может помешать при создании музыки, например, для школьной или институтской самодеятельности. Вначале я не обнаружил никакой разницы между 2, 4- и 8-мегабайтной таблицами волн, но, скачав новый драйвер, нашел, что старый просто не переключал таблицы, хотя делал вид, что переключает, и что в более крупных таблицах присутствуют GS-наборы ударных (электронный, аналоговый, джазовый, оркестровый и др.)... и что карта стала называться Creative Ensoniq PCI Audio. В целом MIDI звучит приятно, хотя и значительно уступая 724, где-то сопоставимо с AWE 32/64 и старые бластеровские демонстрашки тех времен, когда Ensoniq была еще самостоятельной, звучат на ES не хуже, как ни странно, чем на бластере... А немногие отдельные звуки "вкуснее", чем на "Ямахе": в частности, электронные барабаны не уступают, на мой взгляд, даже "Ямахе" внешней.

Рис.1

Рис. 1.
Спектр шума платы на чипе ES 1371 (Creative Ensoniq AudioPCI).

   И вот я записал с PSR-630, подключив ее линейный выход к линейному входу ES 1371 и выкрутив громкость "Ямахи" на максимум, а уровень записи выставив в такое положение, чтобы на самых громких уровнях АЦП только-только не перегружался, звучание MIDI-файла. Анализ уровня шума в паузах с помощью Sound Forge показал среднюю мощность RMS [3] порядка -78 дБ, что для данного класса карточек можно считать неплохим результатом. Спектр шума (см. рис. 1) был практически ровным, лишь на самых нижних частотах был заметен шум на частоте 50 Гц и ее гармониках, не превышавший, однако, тех же -78 дБ. Для сравнения: шум Sound Blaster 16 при аналогичной записи составляет около -70 дБ.

   На этом бы мне и успокоиться, так нет: на сайте, посвященном звуковым картам на базе чипсета ES 137x (www.netexcite.com/audiopci), было написано, что плата на ES 1370 снабжена каким-то крутым кодеком [4] AKM AK4531, за счет чего имеет на несколько децибел лучшее отношение сигнал/шум. И еще неприятность, которую я полностью не смог побороть. Разные программы работают с видеодрайвером (у меня S3 Trio 64V+) по-разному. Ensoniq 1371 легко выдерживает, например, перемещение окна по экрану, не реагируя на это никаким треском. А вот в Sound Forge при появлении желтеньких подсказок во время воспроизведения треск и задержки есть. Они пропадают при установке в опциях Sound Forge флажка "Compatible video mode", однако рабочее окно при этом обновляется с заметным мерцанием. В Cool Edit Pro треск слышен при обновлении экрана во время воспроизведения, и я ничего не смог с этим поделать, никакими ухищрениями, описанными в "Карточных фокусах".

   Этого было достаточно, чтобы я отнес 1371 назад и отправился искать новую карту.

   The Vortex of Impressions [5]
   Я хотел купить Ensoniq 1370, но павильон на ВДНХ, где я его приметил, был уже закрыт, - а мне попалась китайская Pine Vortex 1. Насколько я помню, где-то на iXBT валяется сравнение разных звуковых чипсетов - и везде там Vortex на первом месте. И АЧХ у нее ровная, и сигнал/шум якобы 90 децибел, и гармонические искажения чуть ли не полностью отсутствуют, а проникновением сигнала из одного канала в другой вообще не пахнет... и вообще она всех побила по всем параметрам, и покупать надо именно ее - хоть и выглядит неказисто.

   Ну, давай-ка куплю тебя, раз ты такая крутая, да еще и DLS с A3D поддерживаешь, - сказал я карточке, тем более что она, в отличие от других, при цене не то в 23, не то в 27 баксов продавалась в красочной упаковке, комплектовалась парой инструкций и компакт-диском, в который, среди всего прочего, был зачем-то впихнут программный синтезатор Yamaha S-YXG50 - лицензионный, с серийным номером.

   Выглядела плата, действительно, на редкость неказисто: жирные капли припоя и куча каких-то черных конденсаторов, торчащих в разные стороны. (Ensoniq был совершенно гладким: две микросхемы и аккуратные прямоугольные конденсаторчики, плотно прилегающие к текстолиту. Мелочи, но приятно.) Я, "подготовленный" оптимистическим обзором iXBT, притащил карту домой и воткнул в самый далекий от всех видеокарт слот... запустил 3D-демонстрашку и некоторое время наслаждался вертолетом и пчелами, летающими по кругу. "Да, - подумал я, - A3D и пчелы - это круто, а вот мы сейчас посмотрим, как мы умеем играть MIDI - с 8-мегабайтным банком..." И я запустил один файлик на воспроизведение, памятуя, что в инструкции по поводу таблицы волн было сказано что-то волнующее насчет professional... studio quality.

   Первый подсознательный импульс - одной рукой заткнуть уши, второй - остановить проигрывание, срочно! потому что я такого еще не слышал.

   Когда слушаешь простенький FM-синтезатор типа OPL-3, прощаешь ему всю "электронность" и нереальность звучания, потому что знаешь, что из трехоператорного FM ничего приличного, кроме колокольчиков каких-нибудь и металлофонов, не выжмешь. Но восьмимегабайтная таблица волн (напоминаю, что у внутренней "Ямахи" было два мегабайта, у внешней - четыре)! Восьми-, повторяю, мегабайтная таблица волн звучала немногим лучше примитивного FM-синтезатора!

   Спокойно, сказал я себе, в эту карту можно грузить другие звуки, любые, - правда, в слабеньком формате DLS-1. Посмотрим, какие у нее эффекты (которые тоже включались из собственного микшера).

   При перемещении движка реверберации в среднее положение гул, который у меня с трудом ассоциировался с реверберацией, становился настолько сильным и продолжительным, что заглушал самое музыку. Чуть сдвинув рычажок в положение, едва отстоящее от нулевого, я добился разборчивости музыки... однако это было черт знает что, а не реверберация. Хорус я попробовал и убрал сразу же: врагу не пожелаю такого хоруса, грубо удваивающего все звуки.

   С трудом поборол я желание вынуть карту немедленно из своего системного блока, внушая себе, что MIDI мне в компьютере на фиг не нужно, что мне нужна карточка с хорошими характеристиками для звукозаписи и что на iXBT про нее написано... см. выше.

   И я повторил эксперимент с записью.

   Я еще не видел такого DC offset. Вы знаете, что такое DC offset? Если постоянный ток из-за неправильно спроектированной схемы проникает в записываемый звуковой сигнал, последний смещается относительно нулевого уровня. Вот это и называется "DC offset". Мало того, что эта штука сужает динамический диапазон записываемого сигнала. Мало того, что она мешает обработке и ее надо убирать. Так еще при воспроизведении неисправленного сигнала мембрана громкоговорителя в паузах будет находится не в нормальном центральном положении, а в таком же смещенном, и колебаться будет относительно него же...6 А у этого Pine Vortex DC offset составлял какую-то весьма неприятную цифру (в процентах не запомнил, а посмотреть уже нельзя). Вдобавок, он у этой платы не калибруется (как у некоторых дорогих карт).

   Ну, и, ко всему прочему, были те же самые проблемы с видео, что и у ES 1371. И я отнес плату туда, где я ее взял. Напрашивается вопрос: а кому может быть нужна такая карта? Вероятно, тем, кто очень любит A3D, кто только играет в игры, поддерживающие A3D и, желательно, не использующие MIDI, а снабженные полноценными звуковыми дорожками, звук не записывает, музыку не сочиняет...

   Хорошо спрятанное старое
   Назад я вернулся с ES 1370, купленным за 450 рублей. "Интернет у вас есть? - спросил меня при покупке продавец и, получив утвердительный ответ, воскликнул, - ура! У нее нет драйверов, так что вам придется их скачать". Мне очень хотелось 1370, и я не стал возражать.

   Теперь-то я понимаю, почему сам он не скачал драйверы. Я даже вспомнил о неких непреодолимых проблемах, возникших у моего знакомого при попытке установить такую же карточку. На ES 1370 выпускались две платы: оригинальная Ensoniq AudioPCI (Creative Ensoniq AudioPCI - на 1371) и Sound Blaster PCI64 www.ensoniq.com. На вместо драйвера лежит ссылка на Creative. На Creative (я пробовал разные сайты) лежит последняя версия драйвера, не включающая waveset'ы7, которые, впрочем, можно скачать с Ensoniq.com. Карта с ней работает, но - как! Регулятор уровня воспроизведения CD изменяет общую громкость. Регулятор общей громкости отсутствует. Кнопочки со всякими эффектами представляют либо сплошную кашу из нескольких строк, написанных в одной позиции, либо пустые.

   Я решил найти для начала "родной" энсониковский драйвер. И нашел. На каком-то сайте чудом сохранилась ссылка на драйвер для оригинальной AudioPCI, который продолжает тайно лежать на www.ensoniq.com! Я скачал его для начала, а потом раздобыл и старый драйвер от Creative, скачав его с другого, совершенно левого сервера.

   Вот со старыми драйверами карта заработала отлично. Различаются эти драйверы от Creative и Ensoniq, по-моему, только названием, причем в первом случае карта называется... Creative Sound Blaster PCI64! Я попробовал на всякий случай проапгрейдить драйвер все тем же креативовским обновлением и... получил ту же кашу. Пришлось все вычищать и ставить заново.

   В двух словах об отличиях и сходстве 1370 и 1371. Во-первых, 1370 не поддерживает AC97. Во-вторых, 1370 поддерживает четыре колонки, и на многих платах нужная дырочка присутствует; на моем экземпляре не было. В-третьих, синтезатор 1370 не шумит при включении эффектов, что приятно. Wavetable абсолютно та же самая. Обе карты не имеют встроенного усилителя, что очень приятно: активные колонки сейчас есть у всех, а пихать все на плату - только лишние наводки создавать и звук портить. По крайней мере, на профессиональных платах, в ценовой категории примерно от 400 долларов, никаких встроенных усилителей быть, естественно, не может. Напомню еще, что Creative Sound Blaster PCI64 сделан на том же 1370.   И, наконец, опять эксперимент с записью.

Рис.2

Рис. 2.
Спектр шума платы на чипе 1370 (AudioPCI 5000).

   Те же -78 дБ шума, тот же горбик внизу, только - два странных пика: в левом канале на частоте около 2 кГц, в правом - около 10 (рис. 2). Доходят до -84 дБ. Один из них слышно при воспроизведении записанного сигнала в паузе, если в моих колонках Jazz J-703 регулятор высоких выкручен до предела, а громкость - на максимум. В общем, жить можно, да и параметрическим эквалайзером их подрезать - милое дело, потому что они очень узкие. Честно говоря, если б не лень (намотался-таки по всяким ВДНХ), я бы купил обратно 1371, потому что там пиков не было, но - если бы...

   Забавная вещь: к 1370 прилагался демонстрационный вертолет, похожий на тот, что у Pine Vortex. Так вот, круг, по которому он летал, был не менее круглым и впечатляющим, чем у Vortex. Пчел, там, правда, не было, но это меня заставило усомниться в исключительности Aureal 3D.

   Омлет из черепаховых яиц
   ...27, 23, 18 долларов - все это дешевые карточки. А что, если попробовать подороже? - подумал я. И купил (условившись вернуть в случае, если она мне не понравится) Turtle Beach Montego A3D Xtream, привлеченный 18-битным ЦАП/АЦП и сравнительно низкой ценой - 54 доллара (18-битные установлены, кстати, в Montego II и Diamond MX-300) и фирмой-производителем, которая выпускает и профессиональные платы начального уровня (например, Fiji). Плата базируется на чипе Vortex 8820 - на том же, что и Pine Vortex.

   Установив плату в компьютер, я проинсталлировал программное обеспечение (при этом потребовался ключ, хранившийся на бумажке, сопровождающей изделие) и... испугался не на шутку: мой компьютер выключился со странным звуком, а монитор начал слегка попискивать.

   Через несколько минут машина заработала нормально, и первое, что я сделал, - проверил качество WT-синтезатора, памятуя, что Turtle Beach выпускает как любительские карты высокого уровня, так и профессиональные... начального. Это было ровно то же самое, что и у Pine Vortex, - см. выше...

   Компьютер опять отключился, затем вновь был включен, и я попробовал испытать аудиопараметры. Разница между правым и левым каналом везде составляла 20 дБ. Я думал, что это можно как-то поправить, но тщательное исследование руководства и справки ни к чему не привело. Тут машина вырубилась в третий раз, я решил, что плата мне попалась битая, хотел ее поменять... но она оказалась в той фирме последняя, и я решил обойтись без Montego A3D - в основном, из-за качества табличного синтеза.

   Кстати, эта карта - одна из немногих современных, которые снабжены разъемом для посадки дочернего волнового синтезатора: видимо, Turtle Beach, осознавая непригодность синтеза Vortex для сколько-нибудь серьезного применения, решила не лишать пользователей Montego возможности работы с MIDI на компьютере. Да, добавив 100-250 долларов, на Montego A3D Xtream можно получить приличное MIDI... но, мне кажется, это дороговато.

   Смешно, конечно, но треск, образующийся при выводе некоторой видеоинформации, был у всех четырех вышеописанных карт; а вот у Yamaha 724 его не было. Наверное, мой компьютер (K6-188 на частоте системной шины 75 МГц) устарел, или же нужен видеоадаптер AGP.

   Итоги
   Я нигде не упоминал про микрофонный вход, и вот почему. Заводить 0,2 мВ в компьютер - значит подвергать этот сигнал воздействию немыслимого количества наводок и шумов. Мой дядя, опытный схемотехник, который занимается разработкой плат ЦАП/АЦП для каких-то измерений, вообще удивляется, как эти микрофонные входы работают. Да и Дмитрий Симаненков, публиковавшийся у нас неоднократно, отмечал низкое качество микрофонных входов на дорогих звуковых платах. Тем не менее, микрофонные входы на Ensoniq на несколько децибел тише, чем на SB16; а для звукозаписи можно порекомендовать использовать магнитофон или недорогой микшер в качестве внешнего микрофонного усилителя, подавая усиленный сигнал на линейный вход звуковой платы.

   Если вас интересуют более или менее объективные данные об аудиохарактеристиках различных звуковых плат, можно обратиться на www.rockpark.com/soundcards/ и www.pcavtech.com/soundcards/. Там много интересной информации, в том числе и по методикам тестирования, правда, на английском языке. Creative, конечно, напишет -80 дБ для SB16 и -90 дБ для AudioPCI/PCI64, но шум можно измерять по-разному.

   В общем, дешевые платы на ES 137х как устройства ввода звука можно запросто использовать для оцифровки старых магнитофонных записей из домашнего архива, для озвучивания школьного концерта, да и для приготовления простых демонстрационных записей. В последних двух случаях потребуется внешний микрофонный усилитель.

1 (обратно к тексту) - Дизеринг, или дитеринг - подмешивание псевдослучайного шума в сигнал, образующийся после понижения частоты дискретизации для маскирования "грязи".

2 (обратно к тексту) - Пара тарелок, укрепленных на стержне, из которых одна может двигаться по вертикальной оси с помощью педали. Альтернативное название - чарльстон.

3 (обратно к тексту) - Root mean square power - среднеквадратическая, или эффективная, мощность.

4 (обратно к тексту) - Микросхема, включающая АЦП, ЦАП и микшер.

5 (обратно к тексту) - The Vortex of Impressions - водоворот впечатлений (англ.)

Карточные фокусы - II