Zvukové karty - čím se liší a jaké technologie používají? | Kapitola 2
Pokud se zajímáte o kvalitní audio a zároveň o počítače, museli jste si v minulosti často vybrat, s kým a hlavně o čem si budete povídat. Pokud jste mluvili se zarytým Hi-Fistou nebylo radno se mu svěřovat se zálibou v počítačích. Dlouho totiž platilo, že pokud do zvukové karty "nevrazíte" aspoň 15 000, nemůže být o kvalitním PC zvuku ani řeč. První část série se bude zabývat teorii zvukových karet...
Je třeba dodat, že mnoho lidí netuší, že o kvalitě zvuku nerozhoduje zvukový procesor ("ten největší čip na zvukové kartě"). Například velmi známý čip zvukových karet SB Live! a Audigy, EMU10K, je za výsledný zvuk těchto karet zodpovědný jen zčásti. Je jen jedním článkem audio řetězce.
Podívejme se, jaké čipy a obvody mají na výsledný zvuk vliv - přičemž budeme sledovat maximální věrnost zvuku.
Co je co na zvukové kartě?
Základním čipem zvukové karty je skutečně zvukový procesor / řadič (digital controller). V následujícím příkladu je jim čip ICE ENVY 24HT (čip VT1724). Podobný (ale mnohem jednodušší) řadič je v případě zvukových karet umístěných na základních deskách integrován přímo v čipové sadě (nejčastěji v tzv. southbridge). Řadič zvuku komunikuje přímo s ovladači zvukové karty. Jeho těžiště pak spočívá v digitálním zpracování signálů.
Zvukový procesor - řadič zvuku
Podle výrobce a typu zvukové karty disponuje zvukový řadič větším, menším nebo žádným (v případě kodeku AC'97) výpočetním výkonem, zvukový procesor je často programovatelný. U zvukových karet Sound Blaster Live a Audigy je programovatelný zvukový procesor umístěný přímo v řadiči EMU10K, u jiných řešení se občas používá i externí programovatelný procesor (CPLD, Computer Programmable Logic Device) - tak tomu je například u karet Terratec Aureon 7.1 Space a Universe, kde řadiči VT1724 ještě v některých operacích vypomáhá čip Xilinx XC9536XL. Podobné procesory kdysi stály více než $100 a byly taktované 40MHz, zatímco dnes se jedná o položku $10 a výkon je často až 400MHz.
Technická poznámka: CPLD není typickým signálovým procesorem - může se například použít pro DRM nebo dekódování digitálního signálu.
Zvukový řadič tedy ovlivňuje zpracování zvuků především na digitální úrovni. Na tomto čipu závisí například vzorkovací frekvence (44.1, 48, 96, 192kHz) a přesnost zpracování signálu (16, 24bit). V tomto článku by mělo být ovlivnění výsledné kvality signálu minimální - výjimkou jsou případy, kdy řadič vyžaduje převzorkování signálu na "svoji" interní frekvenci - u karet s čipem EMU10K je tato frekvence například 48kHz (to je jeden z důvodů, proč nejsou Sound Blastry Live! a Audigy u audiofilů příliš oblíbené).
Kodeky
Kodeky jsou pro výsledné podání zvuku asi nejdůležitější (kodek značí kodér+dekodér). Kodeky jsou čipy umístěné dnes už téměř vždy mimo zvukový řadič. Obsahují výstupní obvody DAC (Digital to Analog Converter) pro převod digitálního (bitového) signálu na signál analogový (spojitý nf signál 20Hz až, řekněme 30kHz). Obvody které mají za úkol převádět analogový signál, například při nahrávání, na signál digitální se nazývají ADC (Analog to Digital Converter).
U karty Terratec Aureon (viz. obrázek) je hlavním kodekem obvod Wolfson WM8770 (jedná se o dvoukanálový ADC a osmikanálový multi-bit "sigma-delta" DAC s 106db SNR).
Příklady komerčních hi-end kodeků
| karta | kodek | výrobce | SNR DAC |
| SoundBlaster Audigy2 | CS4382 (8 ch) | Cirrus Logic | 114dB |
| SoundBlaster X-Fi | CS4398 (2 ch) | Cirrus Logic | 120dB |
| Terratec DMX6 Fire 24/96 | AK4524 (2 ch) | AKM | 110dB |
| ESI Waveterminal 192L | STAC9460s (6 ch) | SigmaTel | 104dB |
| M-Audio Audiophile 2496 | AK4528 (2 ch) | AKM | 110dB |
| Terratec Aureon 7.1 Space, AudioTrak Prodigy 7.1 | WM8770IFT (8 ch) | Wolfson | 106dB |
Poznámka: Nenechejte se zmást čipy na zvukové kartě - některé karty používají ještě další (většinou méně kvalitní) pomocné kodeky - například pro "méně důležité vstupy" jako je AUX a interní konektory CD1 atd...
Operační zesilovače a výstupní obvody
Posledním, neméně důležitým článkem řetězu jsou analogové obvody a filtry. Velkou roli zde hrají zejména kvalitní nízkošumové operační zesilovače. V našem příkladu se jedná o "ultra low-noise operational amplifier" známé audiofilské řady 4580.
Ve výstupní části jsou zařazené pasivní zvukové filtry. Od operačních zesilovačů a výstupních filtrů často závisí linearita výstupní charakteristiky, přeslechy mezi kanály, a částečně i odstup signál / šum. Tato část karty má vyloženě analogový charakter. Ve výstupních obvodech bývá často vložené miniaturní relé které po připojení sluchátek (narozdíl od line-in) zařadí na výstup ještě dodatečný výkonový zesilovač.
Ve vstupních obvodech se často vyskytuje dodatečný mikrofonní zesilovač (gain +20dB) napojený na mikrofonní konektor. Pokud mikrofon není zapojený, měl by vstup tohoto citlivého zesilovače být automaticky uzemněný!
Nahrávání zvuku s 24-bit rozlišením? O tom si nechte zdát...
U běžných karet se výstupní obvody DAC navrhuji poněkud pečlivěji (a také snadněji), předpokládá se totiž, že hlavním úkolem zvukové karty je především zvukový výstup. Zvukové vstupy (ADC) jsou na konstrukci mnohem náročnější - například u 24-bitového rozlišení signálu (toto rozlišení je vhodné pro další zpracování zvuku) by bylo nutné měřit / kvantovat vstupní signál (0.7V) s přesností na 16.7 miliónů úrovní! To v praxi nezvládne prakticky žádný, ani laboratorní multimetr. I když je nahrávaný signál například 24-bitový (nebo dokonce 32-bitový), skutečná informace se vtěsná často do rozsahu 15-18 bitů (na dalších pozicích je pak binární šum).
I když se dnes situace značně zlepšila, stále platí, že karty pro profesionální nahrávaní zvuku jsou velmi nákladnou záležitostí. Jak jsem řekl, skutečně využitelný rozsah při záznamu je i u audiofilských zvukových karet (karty do 15 000Kč) asi 16-18 bitů.
To však neznamená, že zvuk s rozlišením 24-bit nemá smysl - právě naopak, vytváří datový prostor pro následnou bezztrátovou úpravu zvuku (efekty, digitální mixování signálů).
Profesionální řešení digitálního zvuku
Stranou však mezitím probíhal vývoj profesionálních zvukových karet - firmám ani odborníkům tehdy ale příliš nevadilo, že skutečně kvalitní zvukové karty jsou velmi drahé (například ty od firmy Lynx). Pokud se jedná o pracovní nástroj, není 15 000 ani 30 000Kč vlastně příliš mnoho (soustruh je stále dražším nástrojem).
V období kdy firma Creative Labs, díky své agresivní politice (prosazování EAX mezi vývojáři), podrobila téměř celý svět spotřebního a herního PC-zvuku, se ale začaly ozývat hlasy volající po takovém řešení, které umožní kvalitnější přednes zvuku za cenu blížící se "Top" řadě zvukových karet Sound Blaster.
Konkurence vrací úder
Možnosti se chopily firmy ESI, M-Audio, AudioTrak, Terratec a další. Kvalitní a cenově přístupné zpracování zvuku a možnost přehrávání signálu 24bit / 192kHz pak umožnil především zvukový řadič VIA Envy 24 (ICE 1712 / 1724). Samozřejmostí u těchto zvukových karet je použití kvalitních kodeků, stejně jako audiofilských operačních zesilovačů.
V první linií útoku na Creative Labs jsou tyto zvukové karty (ve všech případech je zvukovým řadičem čip pocházející z dílen VIA + IC Ensemble: ICE 1712 - 1724):
- Waveterminal 192L (STAC9460)
- Prodigy 7.1 LT (WM8770)
- Audiophile 2496 (AKM AK4528VF)
- Revolution 7.1 (AKM AK4355VE, AK4381)
- Revolution 5.1 (AKM AK4358)
- DMX6 Fire 24/96 (AKM AK4524)
- Aureon 7.1 Space (WM8770)
- Aureon 7.1 Universe (WM8770)
Na druhou stranu ani firma Creative nespí a po zvukově už docela zajímavých kartách Audigy 2 ZS, a Audigy 4 přichází na trh se zvukovými kartami řady Sound Blaster X-Fi (eXteme Fidelity).
Pro pokročilé: Pokud si chcete změřit parametry vaši zvukové karty, můžete postupovat podle článku: Jak otestovat kvalitu zvukové karty?
V současné zvukové karty Terratec Aureon 7.1 a Sound Blaster X-Fi právě testujeme. Karty M-Audio Revolution 7.1 a AudioTrak Prodigy 7.1 LT jsme testovali nedávno.
