Zvukové karty dneška (s důrazem na 3D zvuk)

V době posledního testu zvukových karet v Computerworldu před dvěma lety vypadala situace v této oblasti celkem přehled...


V době posledního testu zvukových karet v Computerworldu před dvěma lety
vypadala situace v této oblasti celkem přehledně. Karty se konfigurovaly pomocí
Plug&Play, v MIDI se více začala prosazovat wavetable syntéza i u levnějších
karet, často bylo možno zvuku dodat prostorovosti pomocí speciálních funkcí a
už tenkrát měly některé karty docela slušné parametry kvality zvuku především
Sound Blaster AWE64. Vůbec nic však nenasvědčovalo nějaké blízké revoluci.
Mluvilo se sice o PCI zvukovkách, ale ten, kdo neznal plány vývojářů, nad tím
jen mávl rukou s tím, že takové karty budou dobré, jen když už nebudou počítače
s ISA sloty. Dnes sice sběrnice ISA ještě existuje (i když asi už ne dlouho),
ale nové zvukové čipy (a tedy prakticky všechny dnešní karty) vyžadují PCI. Co
tak náročného se zvukové karty naučily? Podívejme se na to podrobněji.
Novinky
V následující kapitole nebudeme mluvit jen o nejžhavějších novinkách, něco
přišlo už krátce po posledním testu, ale vše se týká změn vůči klasickým
kartám, jako byl třeba Sound Blaster AWE32.
Vlastností, které se budeme věnovat nejvíce, je skutečně prostorový 3D zvuk.
Základní poznatky o 3D zvuku a Sound Blasteru Live! bylo možno najít v CW 6/99.
Nyní je čas na podrobnější popis používaných principů a seznámení se s několika
kartami od různých výrobců.
Distribuce her na CD-ROMech dovoluje pro doprovodnou hudbu používat přímo
audiostopy CD-ROMu. Tím značně poklesl význam MIDI, které roli soundtracku
dlouhý čas úspěšně zastávalo. I přes zdánlivou zbytečnost se na poli MIDI udály
zajímavé změny k lepšímu. Ty se především týkají DLS (DownLoadable Samples nebo
Sounds).
Důležitou změnou je i zlepšení kvality zvukových karet. Tomu napomohlo
především definování standardů PC97-99, které mimo jiné definují základní
parametry zvukové karty. A výrobcům nezbývá, než se pokusit tyto standardy
dodržet.
USB
Protože USB bylo věnováno celé samostatné Téma týdne, nemá smysl zde příliš
podrobně rozepisovat vlastnosti zvukového přenosu pomocí tohoto rozhraní. Stačí
připomenout, že USB mimo jiné skýtá možnost odstranit specializované zvukové
karty samostatným D/A převodníkem v reproduktorech. Zatím je však situace
podobná jako u 3D akcelerátorů či dekodérů MPEG-2. Zvukové karty poskytují
kromě mixování zvuku mnoho náročných dodatečných funkcí prováděných v reálném
čase, jejichž čistě softwarová emulace v systémovém procesoru počítače by byla
buď úplně nemožná, nebo alespoň zbytečně zatěžující a navíc méně dokonalá.
Zatím je jisté, že následníci Sound Blasteru ještě pár let budou mezi námi.
Rozšířené stereo
Označení 3D zvuk nebo 3D stereo může mít různé významy. Často se pod tím skrývá
tzv. rozšířené (extended) stereo.
To je vlastně funkce, která z běžného stereofonního zvuku na počítačových
reproduktorech vytvoří iluzi, že zvuk pochází z rozsáhlejší oblasti, než je ta
omezená reproduktory a ne jen z linie mezi nimi. Reproduktory u počítače jsou
obvykle umístěny po stranách monitoru, u notebooku dokonce ještě mnohem blíže.
Rozprostření zvuku do větší plochy tak zlepší dojem z poslechu, i když vnímání
sterea se vlastně spíš zhorší a neumožní lépe lokalizovat jednotlivé zvuky.
Takovou funkcí jsou kromě zvukových karet někdy vybaveny přímo reproduktory.
Podobné efekty jsou obvykle založeny na hře s přeslechy, míchání jednoho kanálu
do druhého s fázovým posuvem atp. Kromě zhoršení sterea bývá tradiční chybou
zhoršení kvality zvuku, který zní víc zastřeně a zašuměně. Jednou z mála
výjimek, které rozšířené stereo zvládaly bez ztráty čistoty zvuku, byly před 2
lety karty od Creative Labs. Dobře implementované vylepšené stereo sice zvuk
příliš nezkreslí a zlepší dojem, ale dnes už nás příliš nezajímá. Dnes už se
stává standardem skutečně prostorový zvuk, jehož zdroj má své určené místo v
prostoru.
Poziční 3D
U takto prostorového zvuku jsou důležité 2 aspekty. První je definování polohy
zdroje a případné úpravy zvuku pro zlepšení iluze nějakého konkrétního
prostoru. Druhý spočívá ve vytvoření signálu pro omezený počet reproduktorů,
který však posluchače přesvědčí, že zvuk přichází z libovolného směru. Základní
programová rozhraní už byla v Computerworldu popsána. Pro jistotu zopakujme, že
dnes se u programů, v drtivé většině jsou tím míněny hry pro Windows, používají
především Direct Sound 3D, Aureal3D a Environmental Audio Extensions (EAX).
Podobně jako 3D grafika, nalezne i 3D zvuk uplatnění a rozšíření především zde.
Další na řadě jsou prohlížeče VRML, případně další zábavní aplikace pracující s
prostorem. To samozřejmě neznamená, že 3D zvuk nelze použít v seriozních
aplikacích, jenže takových programů je a bude výrazně méně než her.
Základem prostorového zvuku, který obsahují všechny 3 standardy, je definování
pozice zdroje v prostoru. Pokud se pouhá tato informace dobře zpracuje, vznikne
velmi dobrý prostorový dojem. Zvuk najednou nepřichází zleva nebo zprava, ale i
za všech jiných směrů a podle hlasitosti se dá odhadnout i vzdálenost. Takový
zvuk pak zlepší dojem ze hry alespoň o 100 %.
Dalším celkem jednoduchým univerzálním efektem, který prospěje při sledování
zvuků, jejichž zdroj se pohybuje, je Dopplerův efekt. Ten lze začlenit i přímo
do zvukového enginu, aniž by se o něj starala zvuková karta. Spočívá totiž ve
změně frekvence zvuku v závislosti na relativní rychlosti vzhledem k
posluchači. Zvlášť výrazný je pokles frekvence v okamžiku, kdy zvuk minul
posluchače a už se nepřibližuje, ale vzdaluje. Avšak správně nastavit Dopplerův
efekt tak, aby zněl reálně, nemusí být úplně jednoduché. O tom svědčí to, že u
obou her, podporujících A3D 2.0 postavených na enginu Quaka Half-lifu i
Heretiku II, je implicitně Dopplerův efekt vypnutý.
V oblasti herního a domácího 3D zvuku dnes vedou 2 firmy, Aureal Semiconductors
s čipem Aureal Vortex 2 a standardem A3D 2.0 a Creative Labs, jejíž karta Sound
Blaster Live! s procesorem EMU10K1 využívá svého rozhraní EAX. Aureal vlastní
karty nevyrábí, naopak jejich čipy používá několik výrobců. EAX by však měl být
otevřený standard a mohou jej podporovat i výrobci jiných čipů. Další testované
karty s čipy Aureal Vortex 1, Yamaha YMF724 nebo ESS Maestro-2 patří spíše do
kategorie levných, obvykle podporují pouze rozhraní Direct Sound 3D a
polohování zvuku bez dalších efektů. To samozřejmě přímo neznamená, že by tyto
karty byly špatné. Nemá však velký význam je obsáhleji porovnávat se současnou
špičkou.
Podpora softwaru
Podstatně složitější a méně přehledná než u hardwaru je situace u softwaru. A
hlavně není ještě příliš ustálená.
Postavení jednotlivých technologií trochu připomíná technologie a rozhraní pro
3D grafiku. A3D je proprietární rozhraní pro čipy firmy Aureal, podobně jako
Glide od 3Dfx. Direct Sound 3D je poměrně jednoduché, zato široce podporované
na straně hardwaru i softwaru stejně jako Direct3D. Vypadá to, že na EAX zbyla
role OpenGL, ale tady přirovnání už tolik nesedí. OpenGL bylo již dlouho
standardem na poli profesionální grafiky, které se v počítačových hrách
prosadilo s příchodem většího množství různých 3D akcelerátorů, jež potřebovaly
nějaký sjednocující standard. Z "politického" hlediska by EAX takový vliv
získat mohlo, má za sebou velmi silnou firmu, avšak nikoli už tradici. A hlavně
technologie Aurealu a Creative Labs jsou zatím principiálně značně
nekompatibilní, i když by se výsledek měl časem přibližovat. Ale k tomu se
ještě dostaneme.
Mnoho nových her, a ne jen 3D akčních, má přímou podporu prostorového zvuku
nebo pro ni existuje patch. Bohužel se zatím výrobci stále soustřeďují na 3D
grafiku a popis podporovaných zvukových rozhraní často chybí, často je nelze
ani vyčíst z nastavení hry i když 3D zvuk evidentně funguje. Nejlepším zdrojem
informací je v takovém případě Internet stránky věnované Aurealu
(www.3dfiles.com/a3d) a přímo domovská stránka Sound Blasteru Live!
(www.sblive.com). Na nich lze najít seznamy podporovaných her, případně
informace o nutnosti použít záplatu (patch).
Celkově se situace lepší, mnoho her, včetně některých strategií (třeba Populous
3 nebo Myth II), podporuje alespoň Direct Sound 3D (DS3D). Většina her navíc
doplní buď A3D, nebo EAX, v poslední době stále častěji obě. Zatím jen několik
málo titulů podporuje také A3D 2.0. Vlastně se jedná asi jen o Half-life,
Unreal a Heretic II doplněné nejnovějšími doplňky či záplatami. Snad jen
Heretic II vyžaduje A3D ve verzi 2.0 nebo EAX a nestačí mu DS3D.
A3D 2.0
Jak už bylo zmíněno v článku o 3D zvuku, používá toto rozhraní pro tvorbu
realistického zvuku geometricko-akustický model světa. Výhody i nevýhody tohoto
přístupu jsou celkem zřejmé. Většina 3D her už stejně používá poměrně podrobný
prostorový model světa pro generová-ní obrazu. Stačí pak přidat jednotlivým
stěnám kromě textur i akustické vlastnosti (odrazivost, pohltivost a rozptyl
případně ještě v různých pásmech zvukového spektra) a o zbytek se postará
engine zvukové karty. Nu, v praxi to není tak úplně jednoduché, ale princip
podpory tohoto API zůstává. Výhodou, kterou jsme si mohli ověřit na vlastní uši
je, že tato technologie funguje. Když se v Hereticovi II dostane Corvus do
místnosti s nízkým stropem, je to slyšet. Když se ozve zvuk ve vedlejší
místnosti za zdí, zní to jako by byl ve vedlejší místnosti za zdí. Na druhou
stranu může být přehnaná realističnost až na závadu. Nepříjemná je například
realita vlastních okovaných bot dupajících po dřevěné podlaze. Zřejmě to
odpovídá realitě, ale ostatní vzdálenější zvuky jsou poněkud překryty. Podobně
se většinou v demonstračních ukázkách i hrách zdá příliš velký útlum zvuku,
jehož zdroj zmizel za rohem. Tento útlum samozřejmě závisí na materiálu stěn.
Je možné, že autoři nastavili prostředí sice realizovatelné, ale běžně se
nevyskytující třeba plechovou krabici, ale ani do kamenných katakomb se běžný
uživatel počítačů často nedostane. Pravděpodobněji však tyto "chyby" přehnané
realističnosti souvisí s lidským vnímáním zvuku, který mozek zpracovává velmi
důmyslně. U výrazně hlasitých nebo tichých zvuků, u kterých je zřejmé, že zdroj
je blízko či daleko, si tedy mozek domýšlí reálnou hladinu hlasitosti. Protože
necvičeným uchem u počítače neodhadneme dostatečně správně složitější umístění
zdroje zvuku, mohou se zdát naprosto správně spočítané rozdíly hlasitosti
přehnané. Na trénování uší pro 3D však ještě přijde řeč.
Jasné je, že se velmi těžko simuluje zcela fantastické prostředí nezaložené na
realitě.
Je pravda, že Aureal Vortex 2 s A3D 2.0 dosahuje realistického zvuku díky
výpočtům odrazů, ale není to pravda celá. Stejně jako grafické karty
nepoužívají pro zobrazování scén v reálném čase čistě ray-tracingové
renderování, ale mají v zásobě spousty pomocných efektů, které při složení dají
dohromady téměř stejně dobrý výsledek, a to ve zlomku sekundy (aby se obraz
pohyboval plynule, je potřeba vygenerovat kolem 24 obrázků za sekundu). Aureal
si při tvorbě zvuku vypomáhá velmi podobně. Využívá toho, že člověk kromě
samotného zvuku vnímá prakticky jen primární odrazy od okolí. Zvuk se sice od
stěn často odráží dál, ale pozdější druhé, třetí a další odrazy splývají v
dozvuk (ozvěna, reverb), který je typický pro konkrétní prostor. V titulu
důkladně využívajícím možnosti A3D 2.0 se první odrazy zvuku skutečně počítají
přímo a další jsou nahrazeny přednastaveným dozvukem (reverb). Je tedy vidět,
že s čistou geometrií si nevystačí ani vývojáři her pro A3D. Ve hrách, jejichž
zvukový model odpovídá principům EAX, by i Aureal měl mít také možnost používat
pevného dozvuku místo prvních odrazů.
EAX
Environmental Audio je za-tím podporováno ve verzi 1.0. Ta nabízí kromě
definování polohy zvuku také jeho jednoduché úpravy a deformace podle
prostředí, ve kterém se nachází posluchač. Podle velikosti a druhu místnosti
jsou vždy předdefinovány efekty především reverb a chorus, které se na zvuk
aplikují. A protože efektový engine Sound Blasteru Live! je velmi dobrý a
softwarově je možno nastavit mnoho parametrů, může být nastavení velmi citlivé.
Navíc je značné množství typů dozvuku, pokrývající téměř každé prostředí, již
předdefinováno. Verze 2.0 a 3.0 pak přinášejí mnoho vylepšení usnadňujících
vytvořit realističtější zvukové prostředí. EAX 2.0 bylo představeno již na
podzim a 3.0 letos v březnu. Proč se však neobjevují hry s podporou těchto
rozhraní? Odpověď je jednoduchá, protože vývojářská sada (SDK, Software
Development Kit) bude k dispozici až pro verzi 3.0 a je očekávána v květnu.
Zatím se můžeme podívat, čeho se od budoucích her můžeme nadít.
Druhá verze dovoluje navíc překážky v místnosti a oddělení místností. Pro
překážky ve stej-né místnosti se používá termín obstrukce (obstruction). Pokud
se zdroj zvuku nachází v jiném prostoru, téměř odděleném od posluchače,
nazývají se příslušné efekty okluze (occlusion, uzavření). Nastavení parametrů
dozvuku je mnohem komplexnější, rozlišuje úvodní odrazy od pozdějších dozvuků,
dovoluje plynule ovládat velikost místnosti. Bylo také zlepšeno automatické
nastavení reverbu podle polohy zdroje vzhledem k posluchači. Další vylepšení
tohoto nastavení je součástí verze 3.0, spolu s možností ovládat vlastnosti
odrazů a dozvuků jednotlivě pro každý zdroj zvuku. Také dovoluje plynulý
přechod mezi různými prostředími.
Kladem EAX tedy časem bude především možnost velmi citlivě nastavit akustické
vlastnosti prostředí a různé efekty. A také zpětná kompatibilita, která
jednoduchým hrám bez pořádného geometrického modelu dovolí nastavovat prostředí
podle EAX 1.0. Z druhé strany se zdá, že vytvořit realistické prostředí bude
jednodušší pomocí už existujícího geometrického modelu podle A3D, než
nastavování všech parametrů odrazů, ozvěn a dozvuků, i když i odrazy bude možné
směrovat.
Poslech
Když byl nyní získán prostorový zvuk obohacený podle vlastností prostředí,
zbývá už jen takový malý problém jak jej dostat až k posluchači. V podstatě
existují 2 mezní cesty a potom různé kombinace mezi nimi. Jedna spočívá v
obklopení se co největším počtem reproduktorů. Druhá předpokládá, že člověk má
stejně jen dvě uši a proto tato metoda upravuje zvuk jen do 2 kanálů tak, aby
zněl jakoby přicházel z různých směrů.
První způsob se používá v kinech, pro domácí kino či DVD se zatím ustálilo
rozložení 5.1 tedy 5 reproduktorů a subwoofer. Na DVD se skutečně může nacházet
všech 6 stop, většina standardů však pro jiná média umožňuje zakódovat tyto
stopy do 2 klasických kanálů. Toho mohou využívat i maximalistické zvukové
karty s digitálním výstupem, který umí výstup pro takovou soupravu zakódovat
pomocí standardu jako Dolby Surround nebo Dolby Digital. Digitální doplňky však
nejsou vůbec levné a často převyšují cenu vlastní karty. Vyplatí se tedy těm,
kteří již investovali do Hi-Fi Surround sestavy.
Pro ty méně majetné jsou některé 3D zvukové karty vybaveny možností výstupu na
2 páry reproduktorů. Stačí pak dokoupit ještě jedny počítačové reproduktory
dozadu, či nahradit stávající soustavu některou specializovanou počítačovou se
4 reproduktory. To už by mělo stačit na zvuk obklopující ze všech stran (kromě
shora a zdola). Ideální samozřejmě je, aby i zadní reprobedničky měly stejný
zvuk jako přední, ale zvuk přicházející zezadu vyvolá tak silný dojem, že se i
značné rozdíly dají přeslechnout.
Pokud okolnosti dovolují hrát hry s hlasitým poslechem a je kam umístit zadní
reproduktory, je připojení 4 (případně více) reproduktorů zřejmě nejlepší
volbou. Žádným fíglem totiž zatím nelze dosáhnout toho, aby zvuk, znějící jako
zezadu, zněl tak dobře, jako když vzadu opravdu je. Zbývá už jen se k hráči
zabranému do dobře provedené 3D hry opatrně zezadu přiblížit, a je-li za ním
úplné ticho položit mu ruku na rameno. Ne, raději to nedělejte, v případě náhlé
srdeční či mozkové příhody byste jej měli na svědomí.
Simulace pomocí
dvou reproduktorů
Dnešní technologie však zvládají dost slušně simulovat prostorový zvuk se
sluchátky či pouhými 2 reproduktory. Že to není principiálně žádná novinka,
ukazuje používání binaurálního sterea. Tento režim dovoluje pořizovat
prostorově znějící nahrávky celkem jednoduše a používat při tom klasické
dvoukanálové stereo. Princip vychází z jednoduchého pravidla, že 2 uši k
poslouchání prostorového zvuku člověku stačí. Pro nahrávání binaurálních
nahrávek slouží figurína člověka nebo alespoň model hlavy, který má v místě uší
malé mikrofony. Správná deformace zvuku přicházejícího do zvukovodu se tedy
provede sama přirozeně na modelu. Tyto nahrávky je nutno poslouchat na
sluchátka, pak člověk slyší to, co by slyšel na místě figuríny. Binaurální
nahrávka puštěná do reproduktorů se ozývá jen z malého prostoru uprostřed mezi
reprobednami, neboť při nahrávání byly mikrofony blízko u sebe.
Při vytváření simulace prostorového vjemu bylo těchto zkušeností využito.
"Úpravu" zvuku přicházejícího z různých směrů popisuje tzv. HRTF (Head-Related
Transfer Function tranformační funkce vzhledem k hlavě). Jsou to vlastně funkce
2 pro pravé a levé ucho. Tyto funkce lze získat empiricky právě měřením signálů
na modelu hlavy, pro zvuky různých frekvencí z různých směrů. Projevit by se
měly 3 typické vlastnosti. V menší míře rozdíl intenzity a fázový posun mezi
oběma ušima. Stěžejní jsou však spektrální změny způsobené tlumením a odrazy
zvuku na ušním bolt-ci, hlavě a ramenou, které jsou typické pro různé směry.
Pokud se formálně prostorový zvuk aplikuje HRTF vzniká tak binaurální signál
vhodný pro sluchátka.
Problematičtější je vytvoření signálu pro 2 reproduktory. Obvyklý postup je
stejný jako u sluchátek, jen je potřeba zařídit, aby každé ucho poslouchalo jen
1 reproduktor, když jsou v doslechu 2. K tomu se používá technika rušení
přeslechů. Do každého reproduktoru se míchá i zeslabený zvuk druhého, ale s
opačnou fází. Ten by měl zrušit to, co ucho zaslechne ze "špatného"
reproduktoru, zbude pak opět binaurální signál.
Tyto metody v praxi trpí různými nedokonalostmi. Především správné rušení
přeslechů závisí na poloze reproduktorů. Teoretické umístění, pro které jsou
výpočty provedeny, sice přibližně odpovídá jejich běžné poloze vedle monitoru,
ale nepřesnost se musí projevit. Karty s čipy Aureal umožňují v nastavení
vybrat, zda jsou použity reproduktory blízko či daleko od sebe. Není snad třeba
zdůrazňovat, že je vhodné si vybrat nastavení co nejbližší skutečné poloze.
Přestože dojem prostorového zvuku je i při poslouchání 2 reproduktorů znatelný,
je lepší dát přednost sluchátkům.
Čipy Vortex používají HRTF i při výstupu na 4 reproduktory. Výstup na přední
pár je velmi podobný režimu 2 samostatných reproduktorů. Tím lze pomocí HRTF
získat určitý dojem zvuků přicházejících shora a zdola a trochu se zlepší i
přechod zvuku z oblasti před posluchačem na strany. Zadní reproduktory pak
slouží jen k upřesnění polohy a zlepšení dojmu ze zvuků nacházejících se za
posluchačem.
Trénování
Obecným problémem zpracování pomocí funkce HRTF je to, že každý člověk má jiné
uši a ty jsou většinou odlišné od modelu použitého při snímání HRTF. A vlastním
uším si mozek přizpůsobil zpracování prostorových vjemů. Naštěstí je lidský
mozek i v těchto funkcích učenlivý a podle některých výzkumů se za několik
týdnů plně přizpůsobí i zdeformovaným uším. Potom mu dokonce nevadí ani
střídání nového a předchozího tvaru uší. Lze tedy předpokládat, že se
přizpůsobí i nedokonalému modelu ve zvukové kartě. Určité "vslyšení se" je
možné pozorovat už po poměrně krátké době. Pro získání přesného ucha by
teoreticky mělo být lepší používat 1 kartu (ne jich testovat několik s různými
čipy), poslouchat jedním způsobem a trénovat na hrách, kde je dobře znát
synchronizace obrazu a zvuku. Třeba právě zmíněný Heretic II má implicitně
nastaven obraz z pohledu za hrdinou (stejně jako Tomb Raider), ovšem prostorový
zvuk odpovídá spíše poloze hrdiny, což je přes všechny ostatní kvality trochu
matoucí.
Slabiny
Bez ohledu na výrobce čipu mají všechny 3 konfigurace své mouchy (či spíše
hluchá místa). Poslech na 4 reproduktory předvádí skvělé rozmístění zvuku všude
okolo, nahoře a dole je však dojem slabší. Poslech na sluchátka zdůrazňuje
umístění na ose vlevo-vpravo, dobře znát jsou také zvuky za, nahoře a dole a
kupodivu málo výrazné jsou vepředu. Dva reproduktory vlastně posunují sluchátka
na úroveň monitoru, je znát, co se ozývá vpředu a celkem i po stranách, přímo
vzadu však skoro nic. Méně výrazné než na sluchátka je také nahoře a dole. Dva
reproduktory navíc vyžadují nejstrnulejší hlavu, každý pohyb či pootočení ruší
prostorový dojem.
MIDI
Když se pro hudební doprovody ke hrám začaly používat hudební stopy CD-ROMu,
vrátilo se MIDI k hudebníkům. Přestože tím ztratilo na masovém významu, umí
toho dnešní nejlevnější karty podstatně více než dříve. Prakticky všechny
používané čipy podporují wavetable syntézu zvuku nástrojů. Pro tabulky se už
však nepoužívá paměť RAM ani ROM na kartě, ale systémová RAM, což samozřejmě
vyjde levněji a také se snadno použijí i větší banky nástrojů. Zároveň tím, že
nástroje nejsou napevno v ROM, lze při vytváření hudby nahradit standardní
nástroje a zvuky vlastními, zcela jinými. Pro efektivní používání MIDI je pak
důležitá dostatečně velká systémová paměť. Naštěstí jsou obvykle vzorky
natahovány do paměti až ve chvíli, kdy je potřeba použít MIDI. Jako standard
pro uložení vzorků prosazuje konsorcium MMA firem, nějak spojených s MIDI,
formát DLS-1. Nejde o nic nijak principiálně odlišného od jiných bank nástrojů,
třeba uživatelé Sound Blasterů od AWE32 znají SF2 (Sound Font 2). Nástroje jsou
klasicky definovány přiřazením vzorku k určité oblasti frekvenčního nebo
dynamického rozsahu nástroje. Definovány jsou pak i další parametry, jako
obálka amplitudy nebo modulující oscilátory. Díky tomu, že takový model je
celkem běžný, je možné pomocí speciálních utilit (např. sharewarový Awave)
celkem snadno konvertovat různé formáty mezi sebou. Jako perličku je možno
uvést, že Awave umí číst i formáty různých klasických modulů (MOD, S3M, XM,
669, atd.). Tyto moduly vlastně pracovaly velmi podobně jako MIDI, obsahovaly
vzorky zvuků a v několika hlasech se tyto vzorky přehrávaly s různou výškou
tónu, případně ještě nějak modulované.
Zvukové čipy dnes obvykle zvládají 32 nebo 64hlasou wavetable syntézu MIDI.
Někdy ji ale ovladače doplní o další hlasy vytvářené čistě softwarově až na
celkový počet 512 (SB Live!) či 320 (Monster Sound).
Tím, v čem se mohou lišit karty různých výrobců se stejným čipem, je kvalita
dodaných MIDI nástrojů. Výrobce karty může lehce nahradit sady nástrojů svými.
Většinou kvalita nástrojů není nijak oslnivá, i když výrazně překonává nástroje
starších karet uložené v 512KB ROM. Za zmínku stojí 8MB banky standardu Roland
GM/GS, které lze najít na CD u obou Sound Blasterů. Karta Genius s čipem Yamaha
zvládá vlastní rozšířenou sadu Yamaha XG. Protože je tak rozsáhlá sada nacpána
do 4 MB, nelze se divit, že mnoho nástrojů zní nepřirozeně a uměle. To je
koneckonců bolest i jiných dodaných menších sad. Mimochodem pěkné nástroje od
firmy Gulbransen mají také karty s čipem ESS Maestro-2.
Plný duplex a kvalita zvuku
Už před 2 lety neměly karty s režimem plného duplexu zvláštní problémy, některé
fungovaly i při různých vzorkovacích kmitočtech. Dnešní PCI-karty provádějí
všelijaké kejkle s mnoha datovými toky v různých směrech. Režim plného duplexu
s různými vzorkovacími kmitočty proto by pro ně neměl být nejmenším problémem.
Podstatně se však zlepšila kvalita zvuku u levných karet. I když tentokrát jsme
ji důkladně neproměřovali, rozdíl byl slyšet i pomocí sluchátek. Dřív měla
většina karet problémy s přenosem basů i výšek a často také se šumem a rušením.
Jedny z mála, které si udržovaly stálou a poměrně vysokou úroveň kvality, byly
výrobky firmy Creative Labs. Dnes je slyšet, že karty nemají problémy s basy.
Také úroveň signálu linkového výstupu je dostatečně vysoká pro kvalitnější
sluchátka, takže není potřeba používat zesílený výstup se slyšitelným šumem.
Jedinou negativní výjimkou byl kupodivu Sound Blaster Live!, u kterého byl s
připojenými sluchátky a vyšší nastavenou hlasitostí slyšet slabý, ale znatelný
šum. Většina těch levných karet má jen 1 konektor pro výstup a mezi linkovým a
zesíleným výstupem se přepíná dvojicí jumperů. Nám vlastně vždy i pro sluchátka
i pro reproduktory stačil linkový výstup.
Kompatibilita s hrami pro DOS
I v době, kdy DOS byl základním prostředím pro hry, nebylo jednoduché přimět
hry ke spolupráci s kartou, která nebyla originální Sound Blaster, dostatečně
Sound Blaster kompatibilní, nebo se sama nestala uznávaným standardem. I když
je dnes architektura zvukových karet zcela jiná, testy kompatibility s DOSem
nedopadly vůbec špatně.
Až na pár výjimek fungoval výběr různě starých her korektně i v DOSovém okně
Windows. Standardně zvukové karty nabízejí kompatibilitu s 8bitovým Sound
Blasterem Pro, výjimečně s 16bitovým SB 16, pod Windows lze většinou
přesměrovat výstup MPU-401 (General MIDI) na wavetable syntézu karty. Pro
kompatibilitu s DOSem dokonce patří k PCI zvukové kartě ovladač virtuální
kompatibilní karty tomu pak lze natavit vhodná IRQ, DMA a adresy, samostatně
bývá i ovladač zařízení kompatibilního s MPU-401.
Pro hry, které nejde rozběhnout v prostředí Windows, jsou k dispozici vlastně 2
řešení. Některé karty potřebují ke svému provozu v DOSu rezidentní program,
který sám inicializuje karty a emuluje starý Sound Blaster. Velikost té části
programu, která zůstává v paměti, se pohybuje od 1 KB do 23 KB. Takové číslo už
z nich může činit překážku pro náročné programy, které vyžadují co nejvíce
volné konvenční paměti. Zvlášť pokud je potřeba ještě spustit ovladač myši či
CD-ROM. V čistém DOSu (v dokumentaci označovaný často jako Real Mode DOS) už
obvykle nefunguje General MIDI, ale jen FM syntéza Sound Blasteru. Králem v
DOSové kompatibilitě je SB Live!, který je nejen kompatibilní se Sound
Blasterem 16, ale přes General MIDI pracuje i wavetable syntéza.
Dvě z testovaných karet byly vybaveny konektorem PC/PCI pro kompatibilitu s ISA
sběrnicí. Na základních deskách je příslušný konektor označován obvykle jako
SB-Link. Tato propojka slouží pro získání skutečného a pravého IRQ a DMA ze
sběrnice ISA. Genius s Yamahou pro funkční přehrávání samplů v DOSu vyžadoval
zapojení PC/PCI kablíku. Také je tento Genius jedinou kartou, která místo
rezidentní podpory má pouze program pro nastavení zvukové karty v DOSu. Toto
nastavení obsahuje adresu, přerušení a DMA také mixér. Jedině tato karta měla s
kompatibilitou výraznější problémy. Některé hry fungovaly jen ve Windows a
některé jen v DOSu. K AOpenu byl dokonce příslušný kablík dodán, ale zdá se, že
se bez něj obejde a stačí mu 1KB rezidentní ovladač.
Rozchození
DOSu v praxi
I když emulace Sound Blasteru v DOSu většinou funguje bez problémů, její
instalace může být někdy náročná. Obvykle se nainstaluje jako součást ovladačů
pro Windows 95/98, u Geniusu 128XG dokonce až jako součást programu
YamahaStation.
Pokud instalace nefunguje hned, často inicializační program navrhne správné
řešení. Typické je nastavení položky PnP OS v Setupu BIOSu na NO. Ovladače
emulace Sound Blasteru pro Vortex ve Windows zapisují konfiguraci do souboru
Vortex.ini nebo Au30dos.ini. Pokud však při startu Windows není volné IRQ
(později však ano), je konfigurace tohoto souboru vymazána. Funkčním řešením je
nastavit v ovladači emulátoru ve Windows pevné, nikoliv dynamické přiřazení
prostředků. V DOS však stačí i ručně zkonfigurovat příslušný INI soubor.
Přenesení instalace podpory do jiné instalace DOSu není příliš jednoduché.
Kromě inicializačního programu či rezidentního emulátoru bývá potřeba přenést
ještě příslušný konfigurač-ní soubor a nastavit systémové proměnné. Vždy je
vyžadována proměnná BLASTER, obsahující konfiguraci emulované karty, někdy také
další proměnná s cestou k INI souboru. U Live! se jmenuje CTSYN, někdy se
používá přímo WINBOOTDIR.
Rozdílné jsou také nároky na vlastní DOS. Většina programů ke kartě funguje
téměř za jakýchkoli podmínek, oba Sound Blastery vyžadují spuštěný EMM386.
U karet s čipem ESS Maestro--2 bylo potřeba zakázat ovladač AECU.SYS v souboru
Config.sys. Na funkčnost to nemělo vliv, ale Windows pak byly schopny
nastartovat.
Výkon a PCI provedení
Konečně je načase podívat se, jaké vlastně výhody má umístění zvukové karty na
sběrnici PCI. Některé už zmíněné vlastnosti, jako používaní systémové RAM pro
vzorky MIDI, závisí právě na PCI. Pro zpracování 3D zvuku nebo velkého množství
hlasů MIDI musí karta zvládat nezávislé zpracování většího množství toků
zvukových dat. Výkonnost procesoru není až tak zásadním problémem, i když
Vortex 2 a EMU10K1 se honosí svým výjimečným výkonem. Zatím jsou zvukové čipy
celkem malé a na rozdíl od grafických nepotřebují speciální chlazení. PCI má
dvojnásobnou šířku a je rychleji taktovaná než ISA, dokáže proto dostat velké
množství zvukových dat do karty a z karty přenést. Protože ne všechny funkce
zvukových karet jsou prováděny hardwarově (některé části MIDI či efektů mohou
být zpracovány softwarově), bývají pro plnou funkčnost poměrně vysoké nároky na
ostatní hardware. Na současných počítačích s taktem kolem 300 MHz však nezabírá
ani přehrávání samplů, MIDI, ani další efekty, nijak významnou část času
procesoru. Většina 3D her je naopak sama tak náročná, že se při jejím běhu
nějaké to procento výkonu ztratí.
Závěr
Ke získání údajů pro předchozí text nám posloužilo 9 karet různých výrobců.
Jejich základní vlastnosti shrnuje přiložená tabulka.
Především dražší z prodávaných karet jsou k dispozici v několika variantách.
Nejlevnější OEM verze jsou určeny pouze pro montáž do nových počítačů. Přesto
se u nás dají sehnat i samostatně. Verze určené pro samostatný prodej mají
bohatší programové vybavení. Plná verze SB Live! (bez onoho Value) obsahuje
navíc kartu s digitálním vstupem a výstupem a s dalšími MIDI konektory, stojí
však asi 8 000 Kč. Dnes už lze dokoupit podobnou kartu s optickými digitálními
konektory zhruba za 2 500 Kč. Existuje také jednoduchá karta s digitálním
výstupem pro Monster Sound v ceně asi 100 Kč.
Kompletní srovnávací test v současné situaci nemá velký význam, neboť kvalita
je obecně velmi dobrá, vzorky MIDI nelze posoudit jinak než subjektivně, a
hlavně, u zvukových karet nejde o výkon.
Celkově jsou přesto karty seřazeny vlastní podle svých možností, od těch
zajímavějších po méně zajímavé. Svými možnostmi 3D zvuku nás Diamond Monster
Sound MX300 zaujal natolik, že jsme se rozhodli udělit mu titul Tip TestCentra.
Součástí Monster Soundu je také 10pásmový ekvalizér, pro který je v ovladači
několik předdefinovaných nastavení podle hudebních žánrů a paměť pro dvě
uživatelská nastavení. Pro CD lze tento ekvalizér vypnout zvlášť.
Sound Blaster Live! je vhodnější spíše pro práci se zvukem a hudbou. Má sice
slabší 3D zvuk bez 4 reproduktorů, ale zato lepší MIDI a hlavně efekty.
Rejstřík efektů Sound Blasteru je velmi bohatý, lze je podrobně nastavit a
hlavně je možno je aplikovat na každý signál, ne jen na MIDI.
Kromě Chrousu a mnoha nastavení Reverbu je možno ještě přidat dva efekty z
těchto: Vocal Morfer, Ring Modulator, Auto Wah, Flanger, Distortion, Echo,
Pitch Schifter. Pro Reverb a Chorus je nastaveno jejich ovládání pomocí MIDI
kontrolerů. Mixer sice neobsahuje ekvalizer, lze však alespoň samostatně
nastavit úroveň basů a výšek.
Sound Blaster PCI128 má slabší podporu 3D rozhraní, ale umožňuje výstup na 4
reproduktory.
Všechny 3 karty s čipem Aureal Vortex 1 podporují A3D, ale jde o levné karty,
které nemají výstup na 4 reproduktory.
U karet s čipem ESS Maestro--2 najdeme sice dobré polohová-ní 3D zvuku,
podporují však jen standard Direct Sound 3D. U AOpenu je také potřeba dát pozor
na ovladače, s těmi dodanými byly Windows trochu méně stabilní.
Zásadní výhodou karty Genius 128XG pro někoho může být právě kompatibilita s
bohatým MIDI standardem Yamaha XG, provedení 3D je však trochu slabší než u
ostatních testovaných karet.
9 0979 / jafn









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