Kvalitní zvuk pro počítač v centru veškerých multimédií

Zatímco dříve byla otázka ozvučení PC častým tématem článků i diskusí mezi uživateli, dnes o ní uvažuje jen ma...


Zatímco dříve byla otázka ozvučení PC častým tématem článků i diskusí mezi
uživateli, dnes o ní uvažuje jen malé procento z nich převážně počítačových
hráčů a amatérských či profesionálních hudebníků. Do dalšího kola se však tato
debata dostává díky rozšiřujícím se možnostem použití počítače např. v roli
domácího kina nebo obecně jakožto centrální jednotky pro systémy multimediální
zábavy. S tím totiž přicházejí zcela nové nároky na možnosti i kvalitu
zpracování zvuku v PC.
Hlavní příčinou toho, že se, coby běžní uživatelé, o zvuk na PC příliš
nezajímáme, je všudypřítomný zvukový kodek či jiné integrované řešení, jež se v
posledních několika letech stalo naprostou samozřejmostí dnes již prakticky
nenaleznete nové PC, které by nebylo schopno přehrát obstojně pár skladeb ve
formátu MP3. Jenže zatímco dřív bylo téma PC zvuku spojeno se samotnou
schopností osobního počítače zvukovou informaci v přijatelné kvalitě přehrát či
zaznamenat, dnes se možnosti a způsoby využití osobních počítačů posunují o
několik kroků dál.
Z PC se pomalu, ale jistě stává centrum multimediální zábavy, na jehož pevném
disku může být umístěna vaše kompletní diskografie, pár dílů nejoblíbenějšího
televizního seriálu či několik aktuálních her prostě vše, po čem vaše srdce
touží. PC může stejně tak sloužit jako poloprofesionální nástroj pro
zrestaurování starých gramofonových nahrávek či magnetofonových pásek, můžete k
němu snadno připojit MIDI klávesy, nainstalovat sekvencery, editory a další
programy pro amatérské či profesionální zpracování zvuku i komponování.

K čemu 96 kHz?
Obecně se soudí, že lidské ucho dokáže vnímat zvuky v rozmezí od 15 do 20 000
Hz individuální dispozice jsou ale pochopitelně odlišné. Přes tento fakt soudí
mnozí hudebníci a příznivci kvalitního zvuku, že maximum frekvenčního rozsahu
pro záznam na zvukovém CD (to bylo světu představeno počátkem osmdesátých let),
tedy 22 kHz, kvalitu zvukového záznamu výrazně omezuje. Jejich slova ostatně
potvrzují mnohé poslechové testy, v nichž byly nahrávky ve formátech DVD Audio
či SACD hodnoceny jako subjektivně lepší než jejich verze na klasickém zvukovém
CD. Existují sice různé teorie, které se tento jev snaží vysvětlit, nejčastěji
je ovšem přijímán názor, že vyšší frekvence (zaznamenané na DVD-A či SACD)
ovlivňují to, jak při poslechu vnímáme frekvence nižší, pro naše ucho skutečně
slyšitelné. Koneckonců i vyšší (ovšem stále slyšitelné) frekvence v rozmezí cca
10-20 kHz jsou pro nás spíše doplňující informací, někdy označovanou jako tzv.
"hudební šum" mezi typické příklady těchto zvuků patří rezonance rtů na
dechových nástrojích a vyšší frekvence, jež jsou rezonancí (dozvukem) zvuků o
nižší frekvenci (k rezonanci obvykle dochází na násobku původní frekvence).
Tyto rezonance pochopitelně existují i nad hranicí slyšitelnou lidskému uchu a
pravděpodobně ovlivňují vnímání nižších kmitočtů. Digitální nahrávka je
pochopitelně omezena vzorkovací frekvencí ta je vždy dvojnásobkem maximální
zaznamenané zvukové frekvence (vzorkovací frekvencí 44 kHz tedy lze zaznamenat
zvuk o maximálním kmitočtu 22 kHz), veškerá zvuková informace nad tímto
"stropem" je samozřejmě ze záznamu vypuštěna. Nahrávky s vyšším rozlišením
(například 96 kHz či současné maximum 192 kHz) mají pomyslný "strop" mnohem
výše, a mohou tak obsahovat větší množství "doplňujících" kmitočtů.

Vzorkování a ASIO
Když už je řeč o rozlišení digitální nahrávky, bylo by asi dobré vysvětlit ve
stručnosti její princip. Digitální záznam se totiž provádí tzv. vzorkováním
tedy vytvářením "vzorků" z analogové křivky, která reprezentuje zvukový signál.
Čím více vzorků za vteřinu je vytvořeno, tím kvalitnější nahrávka (vyšší
frekvence a dynamický rozsah) vznikne. Obecně platí, že pro získání určité
frekvence je třeba vzorkovat s dvojnásobným rozlišením v režimu 16 bitů/44 kHz
vzniká nahrávka s maximální frekvencí 22 kHz (zvuky nad 22 kHz tedy budou
vypuštěny) a dynamickým rozsahem 96 dB (na každý bit roste dynamický rozsah o 6
dB).
Při zpracování (digitalizaci) signálu na PC vzniká problém s prodlevami, které
způsobuje operační systém díky nejrůznějším bufferům a zpožděnému přístupu k
hardwaru přestože se jedná o hodnoty v řádu stovek milisekund, pro kvalitní
zpracování zvuku (zejména nahráváte-li z různých zdrojů nebo máte propojeno
několik zařízení) je půl až tři čtvrtě vteřiny doslova věčnost. Společnost
Steinberg proto koncem devadesátých let vyvinula standard ASIO (Audio Stream
Input Output) ovladačů, které umožňují, aby software pracoval přímo se zvukovým
hardwarem, bez interakce (zásahů) operačního systému prodlevy v synchronizaci
tak lze snížit více než desetinásobně. Novější ASIO 2.0 umožňuje, aby s jediným
zařízením pracovalo několik aplikací to usnadňuje například průběžný monitoring
nahrávání a další paralelní zpracování signálu. Pokud chcete zvukovou kartu
využívat k pokročilejšímu zpracování zvuku, zejména digitalizaci či zpracování
několika zdrojů zvuku současně, rozhodně si ASIO kompatibilitu ověřte běžná
bývá zejména u poloprofesionálních karet (Terratec, Audiotrak), nejnovější
karty Creative (Audigy, Audigy 2) ji nabízejí také a podle neoficiálních
informací bylo možné zprovoznit podporu ASIO i na starších kartách Live!.

Zvuk v kanceláři
Zvukový kodek (nejčastěji odpovídající standardu AC97) je dnes, jak jsme již
zmínili, součástí prakticky každého PC. Za vlastním kodekem se sice může
skrývat odlišný hardware, obecně lze ale říci, že kvalita drtivé většiny
zvukových řešení integrovaných v základních deskách stolních a přenosných
počítačů je pro připojení k hi-fi soupravě naprosto nedostačující. To ale
neznamená, že bychom měli jako uživatelé integrovaný zvuk zcela odvrhnout.
Kvalitnější sluchátka či reproduktory sice záhy odhalí slabiny ve kvalitě zvuku
a často i špatné odrušení (mezi populární "testy" patří nastavení hlasitosti na
maximum a následné spuštění programu Scandisk zvukový výstup totiž bývá
činností disku či řadiče až příliš často rušen, to ovšem platí i pro některé
samostatné zvukové karty), pro poslech hudby při práci či ozvučení běžného
pracovního PC ale integrovaný zvukový kodek obvykle zcela dostačuje. Bylo by
jistě nespravedlivé opomenout některé výjimky na poli integrovaného zvuku,
které svojí kvalitou běžná řešení přece jen převyšují např. základní desky s
čipsetem nVidia nForce či nForce2, které na-bízejí kvalitní šestikanálový zvuk.

Zvuk pro domácí kino
Současné PC má ideální předpoklady stát se centrální jednotkou domácího kina.
Postavit a používat všestranné multimediální PC, které by vedle hudby a filmů v
DVD, VCD či DivX formátu zvládalo i televizní vysílání, timeshifting či příjem
digitálního satelitu, je sice prozatím úkol pro zkušené uživatele, první
systémy založené na architektuře PC, určené pro trh spotřební elektroniky, se
ale na trhu objeví pravděpodobně ještě letos. Pokud si chcete postavit vlastní
domácí kino, jehož součástí (či pilířem) bude počítač, musíte pochopitelně
sáhnout mj. i po kvalitní zvukové kartě. Co vše by zvuková karta v takovém
případě měla zvládat? Klíčová je pochopitelně podpora prostorového zvuku
minimálně je tedy nutné, aby karta disponovala analogovým výstupem 5.1 a
možností dekódovat signál AC3 či DTS v softwarovém DVD přehrávači. Většina
moderních karet disponuje naštěstí i digitálním vstupem (S/PDIF) v takovém
případě můžete připojit externí zesilovač s DD či DD/DTS dekodérem pro domácí
kino. Ovladače karty ovšem musejí (ve spolupráci se softwarovým DVD
přehrávačem) umožnit "předání" kódované zvukové stopy z DVD na digitální výstup
zvukové karty. Zvuk z PC her a aplikací navíc v takovém případě může být pouze
ve formátu stereo či DPL, protože prakticky žádná současná zvuková karta
neumožňuje kódování signálu AC3 v reálném čase (jedinou výjimkou jsou některé
verze již zmiňovaných čipsetů nForce). Moderní zvukové karty nabízejí ale
pochopitelně mnohem víc poslední modely Creative Audigy 2, Terratec DMX či
Hercules GameSurround mají sedmirespektive osmikanálové výstupy, podporu
formátů Dolby Digital EX a přehrávání či dokonce záznam se vzorkovací frekvencí
96 kHz. Naprostou špičku pro příznivce kvalitního prostorového zvuku pak
představují zařízení s certifikací THX mezi zvukovými kartami ji má prozatím
pouze Creative Audigy 2.

Zvuk pro příznivce hi-fi
Zatímco u domácího kina jsou karty umožňující vzorkovat a přehrávat s
rozlišením 96 kHz spíše luxusem, pro uživatele, kteří chtějí PC jako doplněk
skutečné hi-fi sestavy, budou spíše standardem. Dlužno ovšem podotknout, že
většina skalních příznivců hi-fi nebude pravděpodobně zcela spokojena ani s tím
nejlépe ozvučeným PC počítač je totiž hlučný sám o sobě (ventilátory, disky), a
pro hi-fi nadšence je tak spíše pracovním nástrojem (nahrávání, editace,
restaurování starých nahrávek či archivace) než ideálním poslechovým zdrojem.
Mezi funkce, které by zvuková karta v takovém případě měla podporovat, patří
vedle špičkové kvality zvuku zejména vyšší vzorkovací frekvence (96 kHz pro
záznam, 96 či 192 kHz pro přehrávání), podpora ASIO (ideálně verze 2.0) a různé
typy vstupů a výstupů (analogové, digitální koaxiální i optické). Značnou roli
může v tomto případě hrát i kvalita přiloženého softwaru je totiž
pravděpodobné, že některé z aplikací pro práci se zvukem využijete. Mnohé ze
zvukových karet určených pro náročnější uživatele disponují speciálními
break-out boxy, tedy externími či interními krabičkami, které nabízejí široké
možnosti připojení či podporu dálkového ovládání. Podpora prostorového zvuku je
v tomto případě spíše doplňkem dnes ale nenaleznete mnoho karet, které by 5.1
výstupem nedisponovaly. Mezi značky, které by neměly ujít vaší pozornosti,
patří i v tomto případě Creative a Terratec, firmou, která se do značné míry
specializuje na tuto oblast, je tchajwanský Audiotrak.

Zvuk pro hráče
Příznivci PC her patří z hlediska výrobců zvukových karet již tradičně mezi
nejvěrnější zákazníky i proto byla drtivá většina inovací v posledních několika
letech zaměřena právě na technologie související s dynamickým 3D zvukem. Od
poloviny devadesátých let tak vzniklo hned několik standardů pro prostorový
zvuk, zejména nejstarší A3D zavedený společností Aureal, jeho nástupce A3D 2.0,
DirectSound 3D coby součást rozhraní Direct-X a konečně standardy EAX
(1, 2, AdvancedHD) vytvořené společnostmi Creative a Microsoft. Většina dnes
prodávaných zvukových karet je kompatibilní s DS3D, A3D a EAX verze 1 a 2 to je
ostatně, spolu s analogovým výstupem 5.1, minimum, které byste od zvukové karty
určené pro hraní měli požadovat. O stupínek výše je standard EAX Advanced HD,
který ale podporují pouze zvukové karty řady Creative Audigy. Technologicky
velmi vyspělý systém A3D 2.0 bohužel prakticky zanikl. Přestože je nabídka
zvukových karet pro hráče poměrně bohatá, dominuje této oblasti především firma
Creative se svou řadou karet Sound Blaster Live! a novějšími modely Audigy,
významný podíl patří též kartám GameSurround a GameTheatre společnosti Hercules.

Jak funguje 3D zvuk
Existují pochopitelně různé způsoby, jak vytvořit prostorový zvuk, nebo alespoň
navodit odpovídající dojem. Sofistikovanější a pokročilejší technika
"wavetracing", prosazovaná v minulosti společností Aureal Semiconductor
(především v herní oblasti), se do značné míry podobá zobrazení 3D grafiky.
Systém Aureal 2.0 fungoval na principu počítání zvukových odrazů. Pro tento
výpočet tedy bylo nutné vytvořit "zvukové" prostředí odpovídající prostředí
hernímu, v němž se pak počítaly vlastnosti jednotlivých zvuků podle místa
jejich vzniku a cesty (odrazy, tlumení apod.) směrem k uživateli. Výhodou
takového systému je téměř absolutní realističnost zvuky se mění zcela dynamicky
a velmi detailně v závislosti na vaší poloze v herním světě. Nevýhodou je
pochopitelně obrovská výpočetní náročnost (jediný zvukový čip, který mohl
výpočty zpracovat, byl právě AU8830 Aureal Vortex2), ale i poměrně složité
programování.
Se zcela odlišným přístupem přišly společnosti Creative a Microsoft při
definici sady příkazů (API) EAX, která je nadstavbou základního DirectSound 3D
(DS 3D definuje pouze umístění zdroje zvuku vůči hráči). EAX (Enviromental
Audio Extensions) jednoduše moduluje zvuky podle typu prostředí, ve kterém se
hráč nachází. Filozofie EAX je založena na skutečnosti, že zvuky, které v
reálném světě slyšíme se skládají ze zvuku původního a z jeho nejrůznějších
odrazů, deformací či utlumení způsobených prostředím. Ve zcela nejjednodušším
případě tedy vše funguje tak, že původní zvuk je doplněn ozvěnou či jiným,
předem definovaným efektem. Nevýhodou tohoto přístupu je, že prostorová
modulace je do značné míry neměnná vzhledem ke zdroji zvuku (protože je řízena
pozicí hráče a nikoliv pozicí zdroje), pouze s ohledem na vzdálenost se mění
poměr wet/dry zvuku, tedy poměr zvuku doplněného efekty a původního zvuku. S
příchodem EAX 2.0 přibyly některé nové funkce, které jej přiblížily možnostem
A3D 2.0, například přechodné utlumení zvuku překážkami či stěnami
(occlusion/obstruction) v závislosti na pozici uživatele. Nové EAX HD pak
přináší možnost modulovat zvuky až podle čtyř různých prostředí současně a
poprvé také umožňuje plynulý přechod mezi jednotlivými prostředími. Dnes již
téměř zapomenutý A3D 2.0 je sice se svými 60 současně počítanými zvukovými
vlnami stále technologickou špičkou, v praxi se mu ovšem EAX HD bez problémů
vyrovná. Diskuse o výhodách A3D 2.0 ovšem nemá valného smyslu, neboť Aureal
Semiconductor ukončil svou činnost již dvěma lety a jeho aktiva odkoupila firma
Creative. Tím byl ukončen vývoj ovladačů pro karty Aureal a též další práce na
technologii A3D.

Vstupy a výstupy zvukových karet
Jack 3,5 mm: Klasický "jack" je nejběžnějším typem vstupu a výstupu ve světě
PC. Konektory tohoto typu se používají pro klasické stereo, čtyřkanálový zvuk
(dva konektory pro přední a zadní pár) či 5.1 výstup (tři konektory přední,
zadní, střed/subwoofer) i pro digitální výstup (pak se většinou zapojuje
redukce na klasický S/Pdif cinch konektor).
Jack 8 mm: U zvukových karet s breakout boxy (Live Platinum, GameTheatre XP,
Terratec DMX) se velký jack používá pro analogové vstupy a výstupy (sluchátka,
mikrofon, line in/out).
S/Pdif (cinch): Klasické "kolíky" typu cinch jsou na PC jen výjimečně použity
pro analogový stereo výstup. Častěji se používají jako konektory S/Pdif
(Sony/Philips digital interface digitální koaxiální vstup a výstup). Výhodou
S/Pdif je levnější a flexibilnější kabeláž (teoreticky si ji můžete vyrobit
sami) než v případě optického propojení.
Toslink: Optické digitální propojení je důležité zejména pro přístroje MiniDisc
bývá integrováno na některých zvukových kartách či breakout boxech. Nevýhodou
jsou stále poměrně drahé optické kabely. Toslink i S/Pdif rozhraní mohou
přenášet všechny typy signálů od stereo až po Dolby Digital EX či DTS ES.
Digital DIN: Rozhraní, které používá hlavně společnost Creative pro digitální
propojení vicekánálových reproduktorů a zvukových karet. Konektor se připojuje
přes redukci na digitální "jack" zvukových karet Live! a Audigy. Tento standard
podporují především vybrané modely počítačových reprosoustav (převážně opět z
produkce Creative).
MIDI (DIN5, mini DIN5): Možnost propojení s MIDI zařízeními (převážně klávesy),
dříve běžná u drtivé většiny zvukových karet (pomocí redukce instalované na
gameport) je dnes obvyklá pouze u dražších karet, které mají MIDI rozhraní
instalováno v breakout boxu. Pokud si chcete vyzkoušet tvorbu hudby, pak je
MIDI spolu s jednoduššími klávesami (stačí speciální počítačové, které
neobsahují syntezátor) prakticky nutností.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.