Minitest: Akcelerácia zvuku na PC

Tento článek je uveden v originálním (zde slovenském) "znění" s občasnými "tutulky". Nejsem si jistý, zda-li to pro Vás bude problém... Když tak reagujte ve foru pod článkem. Pokud by obsah článku činil problémy (tuším že u nás se uz slovenčina dost zapomněla), musel bychom obsah přeložit. Jiří Kwolek

Vo všeobecnej štvanici za najlepšími grafickými akcelerátormi sa občas zabúda na zvukovú stránku problému. Zvuk v hrách už totiž prekročil hranicu kde ide len o strohé zvuky šíriace sa z viacerých strán. Dnes už ide o komplexne rozhranie vyvíjajúce sa s dobou a tým sa samozrejme stáva čoraz náročnejšie pre celkový výkon priemerného domáceho PC. Podľa výskumu uskutočneného medzi hráčmi, sa len 10% z nich zmieňuje o kvalite zvuku a naopak celých 84% opýtaných respondentov bolo ochotných prehlásiť hru za nehrateľnú v prípade, že by nebola vôbec ozvučená. Z toho by sa dalo usúdiť, že bežnému hráčovi stačí k spokojnosti akýkoľvek zvukový doprovod. Ale pravda je asi trošku inde. Jednoducho väčšina z nás berie zvuk v hrách ako naprostú samozrejmosť a v podstate si ani neuvedomuje, že zvuk (pochopiteľne i hudba) napomáhajú atmosfére celej hry o dobrých 40%.

A prečo som tu práve tak agresívne vysvetlil vcelku reálne fakty? Je to z dôvodu rozšírenej ľahostajnosti k problematike zvuku v hrách. Pritom správne zvolená karta ešte zďaleka neznamená, že je v vyhrané.  

i Zdroj: PCTuning.cz

Avšak predtým než pôjdeme ďalej, trochu faktov z blízkej minulosti

V 80-tych rokoch to bolo jednoznačné. Na jednej strane PC-Speaker, ktorého zvuky vzbudzovali u majiteľov ATARI a AMIGY len sladký úsmev. Medzitým bolo pár pokusov ako Adlib (karta, ktorá bola schopná pomocou FM syntetizátoru vydávať iste pazvuky) .V roku 1989 však všetkým posmeškárom zhaslo. Vtedy totiž neznáma singapúrska firma Creative Labs uviedla na trh prvú skutočnú zvukovú kartu – SoundBlaster, ktorý zvládol prehrávať zvuky v 8bitovej kvalite pri frekvencii 22050 Hz. (Poznámka – ľudské ucho je schopné vnímať zvuky vo frekvenčnom spektre asi 10 Hz po 20 kHz)

Po prvom Blasteru, ktorý vlastne nevedomky stanovil štandard prišiel SB Pro – so schopnosťou prehrávať mono zvuky na frekvencii 44100 Hz, alebo stereo zvuky na 22050 Hz. Nasledoval SB 16 – ktorý ako prvá herná zvuková karta dokázala reprodukovať zvuk v takzvanej – CD kvalite. (16.bit kvalita, stereo, 44100 Hz). Jedinú vec čo chlapci z Ázie naozaj zaspali bol asi najväčší technologický prelom od príchodu prvého SoundBlasteru a to – wawetable.

Bolo to niekedy v prvej polovici 90-tych rokov. Vtedy sa žezla chytila kanadská firma Gravis. Tá ako prvá implementovala na svoju kartu: Ultrasound princíp DSP procesoru (DSP: Digitálny Signálový Procesor, je čip ktorý je navrhnutý na masívne spracovávanie veľkých množstiev dát prichádzajúcich v reálnom čase, mixovaní zvukov v RAM na karte a vytváraní rôznych efektov.), pracujúceho zo zvukmi uloženými priamo v pamäti, ktorá bola prítomná na zvukovej karte. To málo zvýšilo kvalitu, ale hlavne výkon zvuku. Okamžite po vláde Gravisu usadla na trón zas Creative Labs a je tam v podstate dodnes. Ich prvá wawetable karta bola SB AWE 32, ktorej DSP okrem 32 hlasovej polyfónie zvládal aj efekty ako reverb a delay, ktoré sú základom dnes už populárneho 3D zvukového rozhrania – EAX.

Časom sa počet hlasov (zvukov), ktorých dokáže karta prehrávať nahlas vyšplhal z pôvodných 32 na 1024 (32x32) Zlepšovali sa vstupy, výstupy a dokonca aj software. Najznámejší je asi príklad LiveWare u Creative, kde sa prostým upgrade ovládačov dosiahlo zefektívnenie práce karty. Ďalšia dosť podstatná zmena bol fakt, keď sa zvukové karty presunuli zo zastaralého ISA rozhranie na modernejšie PCI s vyššou priepustnosťou.

Tým by som zakončil krátky výlet do minulosti a venoval sa nášmu malému problému ktorý znie:

Aká zvuková karta je pre mňa najvhodnejšia!

Odpoveď na túto otázku je závislá na tom čo od takej karty očakávate. Aby som to zjednodušil si vás rozdelím do troch skupín.

1. Chcete, aby vaša karta iba hovorila či spievala, prípadne ju chcete využívať na nejaký audio výukový program,
2. Tí, čo chcú od zvuku viac, chcú hrať hry, doslova nabúchané 3D zvukom a sem tam vypočuť nejakú hudbu,
3. A tých, ktorý skladajú poloprofesionálnu či profesionálnu hudbu a všetky činnosti s tým spojené.

Prvá skupina je zrejme vyriešená. Ide jej hlavne o to počuť zo svojho PC dajaké zvukové vnímania na uspokojujúcej hranici, čo im dnes môže poskytnúť naozaj každá integrovaná či prídavná karta.

Druhú skupinu zatiaľ preskočím a v krátkosti zhrniem tretiu. Keď sa dakto poloprofesionálne či profesionálne venuje hudbe musí zákonite mať aj výbavu na vysokej úrovni. Takže tam vlastne nie je čo riešiť.

Takže je jasné že zaoberať sa budeme hlavne druhou skupinou. Z hľadiska cenového i kvalitatívneho sa tu dajú dosiahnuť vynikajúce kompromisy za ktoré sa nikde nemusíte hanbiť. Preto som si vybral pár kandidátov v hranici 0 Sk (integrovaná ZK) až po 3500 Sk.

Nie je API ako API...

Pri výbere karty je dobré sa trochu pozastaviť nielen nad počtom výstupov, či optickom výzore karty, ale aj nad podporovaným 3D API (API, Application Programmable Interface – rozhranie). Pretože ako majú grafické karty svoje 3D API (D3D,OpenGL...) tak majú zvukové karty tiež svoje vlastné zvukové prostredia pre ktoré musí mať tá či oná karta aj podporu. Tie bežne a najviac používané vám teraz ozrejmím:

Direct Sound 3D je rozhranie, od ktorého sú odvodené všetky ostatné. Zvláda niekoľko základných funkcií, medzi ktoré patrí aj určovanie pozície zvukového zdroja, reverb (priestorový efekt) a iné. Celkovo vzato by s ním nemala dnes už mať problémy žiadna karta. 

EAX (Enviromental Audio Extensions) vyvinula firma Creative Labs. EAX využíva rôzne prednastavenia reverbu, pre rôzne typy miestností. Tie potom podľa potreby používa v aplikácii. V novších verziách ako je EAX 2.0, EAX HD pribudli nové efekty ako prechodné tlmenie zvuku pri prechode cez prekážky v závislosti na pozícii hráča, možnosť modelovať zvuky až podľa štyroch rôznych prostredí a iné.

Joro: Průvodní myšlenkou EAXu bylo zaměření na modelovaní zvukových prostředí jako celků (koupelna, schodiště, plechová hala, tunel, obývák...) - a to zejména pomocí efektů zpoždění, ozvěn a dozvuků. Hry s EAX 1.0 (například Need for Speed 3.0) dobře simulovaly průjezd aut tunely, avšak mnohem horší to už bylo s lokalizací zvukových zdrojů. Zde se EAX spoléhal na vrstvu Direct Sound 3D. EAX je efektní (i když docela klame tělem) všude tam, kde je důležitější vliv zvukového okolí (které se simuluje "v dané lokaci" jako celek) a méně se lpí na věrném zvukovém poli (v koupelně je se prostě simuluje prostředí "koupelna"). V poslední době se Creative snaží na EAX "navléci" i dodatečné geometrické prvky a vylepšení (EAX 3.0 a EAX HD).

Obecně platí, že pokud zapnete ve hře "EAX", zapnete simulaci dozvuků a zpoždění podle daného prostředí.

i Zdroj: PCTuning.cz

A3D (Aureal 3D) dokonca zachádza až tak ďaleko, že počíta s geometriou každej konkrétnej miestnosti, z čoho určuje rôzne priestorové efekty. Výhodou takéhoto systému je vysoký stupeň reality, lebo zvuk sa mení plne dynamicky. Nevýhodou je vysoká výpočtová náročnosť na čip zvukovej karty. A3D 2.0 dokáže naraz počítať až 60 zvukových vĺn. Vcelku sa dá povedať, že je ešte stále na technologickej špičke i keď sa mu v praxi EAX HD vyrovná. V dnešnej dobe je však podpora A3D skôr zbytočná lebo Aureal Semiconductor pred viac ako rokom skrachoval a jeho akcie kúpila firma Creative Labs. Tým bol ukončený ďalší vývoj A3D rozhrania.

Joro: Základem pro A3D byla myšlenka vytvoření simulované zvukové místnosti. V této koncepci existuje zvukový prostor (místnost) s různými materiály stěn a překážek (zde hraje roli jejich umístění pohltivost a zvukový odraz), zdroje zvuku mají své souřadnice a směr (zvukové vektory) a výsledné efekty se počítají podobně jako... se renderuje 3D obraz (výsledek jste mohli slyšet ve hře Half Life po stažení odpovídajících ovladačů). Zvuk je reálnější a "férovější", přesto se toto rozhraní příliš neosvědčilo - rozdíl prostě mnozí neslyší a kloní se k razantnějším prostředím EAXu. Rozhraní A3D to "dopracovalo" k verzi 2.0.

i Zdroj: PCTuning.cz

SENSAURA (Sensaura Interactive positioning). Je kompatibilný s EAX 1 a 2, ovláda záležitosti ako EnvironmentalFX, MacroFX, ZoomFX a MultiDrive, ktoré patria k úplnej špičke v oblasti priestorových efektov.

Joro: Pokud bychom chtěli shrnout vlastnosti ostatních systémů (zejména zmíněné Sensaury a Q3D / Qsound), museli bychom konstatovat, že je jejich základem především emulace obou zmíněných standardů. Co již mnozí neříkají, že se často jedná o emulaci pouze základních funkcí (takže EAX 1.0 a A3D 1.0) - ostatní je již "firemní" zpracování a "vylepšování" zvuků nad rozhraním Direct Sound 3D.