История возникновения спецификации High Definition Audio такова. С забвением DOS и приходом Windows закончилась эпоха разношерстных архитектур и прямого программирования звуковых карт. ОС Windows привела к появлению единых стандартов и единых API. В данном случае API (Application Programming Interface) — это единый стандартный интерфейс, служащий для высокоуровневого обращения к похожим функциям различных устройств, вместо низкоуровневого программирования под каждое устройство. В применении к звуку ОС Windows 3.11 содержала MME (Multi Media Extensions) в составе Windows API, с несколькими простейшими функциями по инициализации устройства, задания параметров работы, воспроизведения и записи звука. В 1996 году компания Microsoft выпустила довольно мощный DirectSound API с поддержкой многоканального звука, софтовой эмуляцией и возможностью аппаратного ускорения аудио функций, так что все звуковые карты начали обзаводиться DirectSound драйверами.
В 1997 году компания Intel представила стандартную спецификацию на массовые дешёвые аудио-кодеки, под названием AC‘97 (Audio Codec '97). Главным достижением внедрения этой спецификации можно считать улучшение качества звучания массовых звуковых карт за счёт полного разделения аналоговой и цифровой частей, и повышение максимально воспроизводимой частоты дискретизации до 48 кГц, для совместимости с форматом звука DVD-Video. Стандарт просуществовал достаточно долго, дожил до версии 2.3 и в настоящее время морально устарел.
AC'97 кодеки в качественных современных звуковых платах не применяются (вместо этого с успехом используются I2S-кодеки для бытовой и профессиональной аудио аппаратуры), и полностью сместились в low-end сектор, превратившись в убогий и глючный отключаемый "интегрированный AC'97-звук". Ввиду своей дешевизны посредственная реализация интегрированного звука дискредитировала само название стандарта, который имеет к этому мало отношения. Скажем, в воплощении Analog Devices и Intel (SoundMAX Cadenza на примере интегрированного AC'97-звука материнской платы Intel D845PEBT2, Интегрированный AC'97-звук на материнской плате Intel D815EFV) или NVIDIA (Практическое исследование мультимедийных и коммуникационных возможностей чипсета NVIDIA nForce) интегрированный AC'97 звук показывал вполне приемлемое качество и даже демонстрировал некоторые оригинальные фичи.
High Definition Audio (HD Audio) является преемником и эволюционным продолжением спецификации AC‘97. Новые кодеки имеют тот же форм-фактор и совместимы с HD Audio контроллерами снизу вверх. Вероятно, следуя принципу "пользователь покупает мегагерцы", в Intel выбрали название по основному отличительному признаку — поддержке звуковых форматов высокого разрешения, что совпадает с дословным переводом названия стандарта). Однако, несмотря на название, стандарт имеет и некоторые отличия. Основные из них приведены в таблице:
| AC '97 | High Definition Audio | Преимущество HD Audio |
| 16 бит 48 кГц максимум* | 32 бит 192 кГц максимум | Полноценная поддержка новых форматов, таких как DVD-Audio |
| 5.1 | 5.1/7.1 | Полноценная поддержка новых форматов, таких как Dolby Digital Surround EX, DTS ES |
| Полоса пропускания 11.5 Мб/с | 48 Мб/с выход, 24 Мб/с вход | Выше полоса пропускания позволяет использовать большее число каналов в более детальных форматах |
| Фиксированная полоса пропускания | Задаваемая полоса пропускания | Используются только необходимые ресурсы |
| Определённый канал DMA | DMA каналы общего назначения | Поддержка многопоточности и нескольких подобных устройств |
| Одно звуковое устройство в системе | Несколько логических звуковых устройств | Поддержка концепции Digital Home / Digital Office, вывод разных звуков на разные выводы для мультирумных возможностей и отдельного голосового чата во время онлайн-игр |
| Опорная частота задаётся извне, основным кодеком | Опорная частота берётся от чипсета (I/O Controller Hub, ICH) | Единый высококачественный задающий генератор для синхронизации |
| Стабильность работы зависит от стороннего ПО третьих фирм | Универсальная архитектура звукового драйвера от Microsoft | Единый драйвер для большей стабильности OS и базовой функциональности, не требуется специальная установка драйверов |
| Ограниченный device sensing / jack retasking | Полный device sensing / jack retasking | Полная поддержка audio Plug and Play |
| Стреомикрофон или 2 микрофона | Поддержка массива из 16 микрофонов, максимум | Более точные ввод и распознавание речи |
* в последних версиях стандарта теоретически 20 бит 96 кГц, однако где в реальности найти запись в таком формате — остаётся загадкой
Остановимся подробнее на поддержке Microsoft Universal Audio Architecture (UAA), которая ранее планировалась к внедрению лишь в следующем поколении Windows (Longhorh). Совместимость с UAA подразумевает автоматическую установку в звуковом устройстве единого универсального драйвера от Microsoft, находящегося в операционной системе, корректно поддерживающего все базовые функции устройства и обеспечивающего воспроизведение звука без заиканий. При этом энтузиасты, конечно, могут сами установить очередной бэта-драйвер от производителя кодека с поддержкой более широкой функциональности (например, красивую панель с логотипом производителя или поддержку DS3D и EAX посредством программных алгоритмов Sensaura).
Для улучшения продвижения новой спецификации Intel совместно с Dolby разработали программу лицензирования и выдачи следующих логотипов Dolby компьютерам с High Definition Audio звуком:
- Dolby Sound Room — поддержка 5.1 для одного слушателя и Dolby Digital, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic II
- Dolby Home Theater — поддержка 5.1 для нескольких слушателей, Dolby Digital, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic II, а также создания DVD с Dolby Digital с помощью Dolby Digital Stereo Creator.
- Dolby Master Studio — поддержка 7.1 для нескольких слушателей, Dolby Digital, Dolby Digital Live, Dolby Headphone, Dolby Virtual Speaker, Dolby Pro Logic IIx, а также создания DVD с полноценным Dolby Digital.
На презентации прошедшего IDF мелькали цифры требований по качеству и к аппаратной части, для получения Dolby Logo:
| Low-tier PC | Mid-tier PC | Top-tier PC | |
| Signal-to-Noise relative to –20 dBFS A-weighting | 55 dB | 65 dB | 75 dB |
| Headroom relative to –20 dBFS | 20 dB | 20 dB | 20 dB |
| FR Passband Ripple | 20 Hz to 20 kHz +0.5 / –3 dB | 20 Hz to 20 kHz +0.5 / –1 dB | 20 Hz to 20 kHz ±0.5 dB |
| THD+N | ≤–60 dBFS | ≤–60 dBFS | ≤–65 dBFS |
| FS Output Voltage without clipping | 1Vrmsrms | 1Vrmsrms | 2Vrmsrms |
Очень интересно нестандартное измерение сигнала/шума, по отношению к –20 dBFS, а не к полному размаху сигнала, а также требование к высокому уровню выходного сигнала, что практически автоматически обеспечит приемлемое отношение сигнал/шум. Уровень искажений -60 дБ соответствует в процентах 0,01%, а этого явно недостаточно для получения качественного звука. Требования на неравномерность АЧХ легко выполнимы для ЦАП и имеют слабое отношение к качественному звуку, однако, возможно это заставит применять более высококачественные ОУ на выходе кодека. С другой стороны, сам факт необходимости перепроектирования преобразователей и получения сертификации может простимулировать появление более высококачественных микросхем кодеков.
Внешний вид и разъёмы
В реальном тестировании у нас находилась материнская плата производства Intel с интегрированным звуком High Definition Audio на базе кодека Avance Logic (Realtek) ALC880.
| Входы | Микрофонный Линейный |
| Выходы | Фронтальный Боковой Тыловой Центр/саб Цифровой электрический Цифровой оптический |
| Внутренние разъемы | колодка для вывода двух разъемов на лицевую часть корпуса |
Аппаратные особенности
| Преобразователи | Realtek ALC880 8-канальный ЦАП 24 бит 192 кГц (SNR >100 дБA) три стерео АЦП 20 бит 96 кГц (SNR >85 дБA) |
High Definition Audio кодек ALC880 поддерживает UAA (Universal Audio Architecture), имеет 4 стерео 24 бит ЦАП (SNR >100 дБA), три стерео 20 бит АЦП (SNR >85 дБA) предназначен для высококачественных мультимедиа-компьютеров. ЦАПы имеют интегрированную защиту контента от Realtek для поддержки DVD-Audio. Три стерео микрофонных входа поддерживают микрофонный массив с технологиями Acoustic Echo Cancellation (AEC), Beam Forming (BF) и Noise Suppression (NS). Входы и выходы поддерживают авто-распознавание благодаря impedance sensing и jack detect. Усилители на наушники интегрированы в каждом аналоговом выходе. Все аналоговые входы/выходы переназначаемы или автоматически подстраиваются в зависимости от подключенного устройства (Universal Audio Jack). ALC880 поддерживает 32 бит 96 кГц S/PDIF вход и выход. ALC880 поддерживает host/soft контроллер чипсета Intel ICH6, а также любой HDA совместимый контроллер. Драйверами поддерживается EAX/Direct Sound 3D/I3DL2/A3D для поддержки в играх. Интересно, что опционально заявлено кодирование в Dolby® AC-3 для вывода цифрового звука на акустику с декодером или бытовой ресивер.
Панель управления
Контрольная панель выполнена в виде одного окна достаточно больших размеров с несколькими вкладками. Дизайн панели выполнен в каком-то игрушечном стиле — большие кнопки с несуразными изображениями.
На первой вкладочке «Sound Effect» вы найдете 10-полосный эквалайзер с возможностью выбора готовых пресетов или создания своих, а также режимы эффектов, включая режим караоке.
На следующей вкладке «Speaker Configuration» расположено меню выбора конфигурации колонок с возможностью подачи тестового сигнала в существующие каналы выбранного режима.
При подключении штекера в разъем по умолчанию автоматически появляется панель «Audio Wizard». Автоматическую детекцию можно отключить, а также самостоятельно вызвать соответствующей кнопкой в верхней части основного окна.
В появившемся окошке можно указать какое устройство вы подключаете.
На вкладке «3D Audio Demo» вам предоставляется возможность оценить качество позиционирования тестовых источников в пространстве.
В настройках цифрового интерфейса — на вкладке «SPDIF» доступен выбор частоты семплирования и кнопка выключения.
На момент тестирования использовался самый свежий драйвер версии 5.10.0.5027.
Тестирование в RMAA
Измерения проводились с помощью звуковой карты Terratec 6fire LT и Audiotrak ProDigy 7.1 коротким качественным проводом с позолоченными разъёмами.
HD Audio Realtek ALC880
Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц
| Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: | +0.12, -0.26 | Очень хорошо |
| Уровень шума, дБ (А): | -86.4 | Хорошо |
| Динамический диапазон, дБ (А): | 82.0 | Хорошо |
| Нелин. искажения, %: | 0.0038 | Очень хорошо |
| Интермод. искажения, %: | 0.014 | Очень хорошо |
| Взаимопроникновение каналов, дБ: | -86.0 | Отлично |
Общая оценка: Очень хорошо (подробнее)
Цифровой выход, режим работы: 16 бит 44 кГц
| Тест | Realtek HD Audio S/PDIF synch | Realtek HD Audio S/PDIF asynch |
| Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: | +0.00, -0.02 | +0.00, -0.02 |
| Уровень шума, дБ (А): | -96.9 | -97.4 |
| Динамический диапазон, дБ (А): | 96.6 | 96.6 |
| Нелин. искажения, %: | 0.0004 | 0.0004 |
| Интермод. искажения, %: | 0.0051 | 0.0051 |
| Взаимопроникновение каналов, дБ: | -98.0 | -99.5 |
Общая оценка: Отлично (подробнее)
HD Audio C-Media CMI9880
Взято из тестов материнской платы ECS PF4 Extreme (Intel 915P).
Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц
| Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: | +0.19, -0.68 | Хорошо |
| Уровень шума, дБ (А): | -90.5 | Очень хорошо |
| Динамический диапазон, дБ (А): | 90.3 | Очень хорошо |
| Нелин. искажения, %: | 0.034 | Хорошо |
| Интермод. искажения, %: | 0.043 | Хорошо |
| Взаимопроникновение каналов, дБ: | -92.3 | Отлично |
Общая оценка: Очень хорошо (подробнее)
HD Audio Avance Logic ALC880
Взято из тестов материнской платы ABIT AA8 DuraMAX (Intel 925X).
Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц
| Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: | +0.14, -0.17 | Очень хорошо |
| Уровень шума, дБ (А): | -88.6 | Хорошо |
| Динамический диапазон, дБ (А): | 88.7 | Хорошо |
| Нелин. искажения, %: | 0.0031 | Очень хорошо |
| Интермод. искажения, %: | 0.010 | Очень хорошо |
| Взаимопроникновение каналов, дБ: | -91.5 | Отлично |
Общая оценка: Очень хорошо (подробнее)
AC'97-звук Realtek ALC650
Для сравнения мы приводим результаты тестов AC'97 кодека c заявленными 18 бит АЦП и 20 бит ЦАП и отношением сигнал/шум >90 дБ А.
Фронтальный выход, режим работы: 16 бит 44 кГц
| Неравномерность АЧХ (от 40 Гц до 15 кГц), дБ: | +0.16, -0.13 | Очень хорошо |
| Уровень шума, дБ (А): | -80.0 | Хорошо |
| Динамический диапазон, дБ (А): | 79.7 | Средне |
| Нелин. искажения, %: | 0.0040 | Очень хорошо |
| Интермод. искажения, %: | 0.056 | Хорошо |
| Взаимопроникновение каналов, дБ: | -76.4 | Очень хорошо |
Общая оценка: Хорошо (подробнее)
Тестирование в RightMark 3DSound
Диагностика DirectSound
Device: Realtek HD Audio rear output (RtkHDAud.sys)
Features:
DirectSound 3D Hardware: Yes
DirectSound 2D Hardware: Yes
EAX 1: Available
EAX 2: Available
EAX3: N/A
EAX4 Advanced HD: N/A
Rates:
dwMinSecondarySampleRate 100
dwMaxSecondarySampleRate 192000
Free buffers stats:
dwFreeHw3DAllBuffers 32
dwFreeHw3DStaticBuffers 32
dwFreeHw3DStreamingBuffers 32
dwFreeHwMixingAllBuffers 32
dwFreeHwMixingStaticBuffers 32
dwFreeHwMixingStreamingBuffers 32
Max buffers stats:
dwMaxHwMixingAllBuffers 33
dwMaxHwMixingStaticBuffers 33
dwMaxHwMixingStreamingBuffers 33
dwMaxHw3DAllBuffers 33
dwMaxHw3DStaticBuffers 33
dwMaxHw3DStreamingBuffers 33
Misc stats:
dwFreeHwMemBytes 0
dwTotalHwMemBytes 0
dwMaxContigFreeHwMemBytes 0
dwUnlockTransferRateHwBuffers 0
dwPlayCpuOverheadSwBuffers 0
Audio transfer speed (hardware): 10.870 Mb/sec.
Субъективное тестирование
При субъективном тестировании использовались студийные мониторы Event 20/20bas, а также тракт из ресивера Pioneer AX5i и колонок B&W 6s3.
Для более исчерпывающей оценки качества звучания в это тестирование мы включили звуковые карты Creative Audigy и Live!5.1, а также интегрированный АС'97-звук Realtek ALC650. Прослушивание производилось на одних и тех же тестовых отрывках при мгновенном переключении между источниками.
Звучание HD Audio Realtek ALC880 для встроенного звука достаточно хорошее, очень схожее с картой Creative Audigy. Если очень внимательно вслушиваться в детали композиции, то едва слышна незначительная разница, выраженная в чуть лучшей прозрачности на высоких у Audigy. Однако если перерыв между прослушиванием HD Audio и картой Creative Audigy увеличить до 5 минут, эту разницу услышать будет невозможно.
Если сравнивать качество звучания HD Audio Realtec ALC880 с картой Live!5.1. То тут преимущество Realtec ALC880 налицо: звучание более сбалансированное и ровное, без резкого и грубого оттенка. Стоит отметить, что разница в звучании между ALC880 и Live!5.1 выражена в значительно большей степени, чем с Audigy. И если Audigy и Realtec ALC880 звучат практически одинаково, то у Live!5.1 отличаются даже тембры некоторых инструментов.
АС'97-звук Realtec ALC650 и HD Audio Realtec ALC880 по звучанию между собой тоже отличаются. При этом различия носят немного другой характер, нежели в двух предыдущих сравнениях. HD Audio играет более проработано и детально в области низких и средних частот, хотя высокие у ALC650 субъективно лучше. Несмотря на это, стереокартина у АС'97-звука, в отличие от HD Audio, довольно плоская и с замыленными деталями. Конечно, все познается в сравнении, но все же ближе к референсному звучанию находится HD Audio Realtec ALC880.
Таким образом, на примере субъективных сравнительных тестов, мы выяснили, что качество звучания HD Audio Realtek ALC880 носит не революционный, а скорее эволюционный характер. Достигнутый уровень качества звучания вплотную приблизился к картам класса Creative Audigy. Хотя не будем забывать, что сегодняшний представитель HD Audio был представлен на базе топового кодека Realtek ALC880.
Выводы
И по измерениям, и по слуховым тестам High Definition Audio кодек ALC880 оказался ощутимо лучше (RMAA "Очень хорошо"), чем АС'97 кодеки Sigmatel 9721 и ALC650 (RMAA "Хорошо"). Интегрированный звук на базе High Definition Audio играет лучше современного интегрированного АС'97-звука и звуковых карт 5-летней давности, и по качеству находится приблизительно на уровне карты Creative Audigy 3-летней давности, но пока не может приблизиться к современным звуковым картам класса Audigy2 и выше. Таким образом, мы становимся свидетелями эволюционного развития стандарта АС'97 с обновлённым названием High Definition Audio, чуть улучшенным звучанием в аппаратной части и поддержкой высоких форматов звука 24 бит 96–192 кГц, Правда, они не очень нужны пользователям low-end решений, поэтому мы намеренно не заостряем внимание читателей на такой поддержке. Из полезных возможностей остаются стандартные драйвера Universal Audio Architecture от Microsoft, а также Sensaura при установке драйверов от Realtek.
Плюсы
- хорошее звучание HDAudio кодеков, лучше чем у AC'97 кодеков;
- наличие двух видов цифровых разъемов (оптический и коаксиальный);
- программная поддержка 3D-звука на основе алгоритмов Sensaura.
Минусы
- скудная и аляповатая панель управления.
