Yamaha 754, или Роман с камнем

Александр Карабутов, Компьюферра

Начался этот роман несколько лет назад, когда я познакомился со своей очередной любовницей, весьма искусной в своем деле и совсем не требовательной к финансовым вливаниям. То есть, мечтой любого мужчины. Величали красавицу звуковой картой A-Trend Harmony 3DS724A и базировалась она на чипе («камне») Yamaha YMF724F (внутреннее имя DS-1) и 18-разрядном кодеке STAC9704 от SigmaTel. Помимо достаточно чистого звука и аппаратных прелестей знаменитого XG MIDI от фирмы Yamaha, карточка обладала необычным для таких дешевых изделий (а обрел я эту любовь всего за 12 долларов) цифровым выходом S/PDIF и зачатками трехмерного звучания, включая A3D 1.0 и EAX 1.0 через алгоритмы Sensaura.

Время шло, старшая сестрица семейства YMF7x4 потихоньку меркла перед молодыми красавицами на чипах YMF740 (DS-1L), YMF744 (DS-1S), YMF754 (DS-1E), и мой роман с восточными леди недавно получил неожиданное продолжение, когда в январе я побывал в Японии (см. www.compuferra.ru/online/system/7258). Копаясь в россыпях звуковых карточек в тамошних компьютерных магазинчиках, я обнаружил целые полки, уставленные всевозможными карточками на чипах Yamaha, включая множество моделей от разных производителей на самом новом из этих чипов — YMF754. Признаться, поначалу глаза разбежались, но на следующий день я усилием воли собрал их (то есть глаза) в кучку и приобрел за 35 долларов (совсем не дорого по японским меркам, где кулер Golden Orb стоит около 30) старшую двухэтажную модель Xwave-6000 Pro (прямо как X-files) от известного тайваньского производителя Labway Corporation. Эта фирма не очень широко известна в России, однако имеет хорошую репутацию за рубежом. Достаточно сказать, что Yamaha, отказавшись некоторое время назад от самостоятельного производства непрофессиональных звуковых карт, рекомендует всего полдесятка производителей карт на чипах YMF7x4, среди которых и Labway (см., например, www.yamaha.com/lsi/support/soundcard.htm).

Карта имеет стильный дизайн — на фоне черной защитной маски (напоминающей Creative SB Live!) выделяются крупные, золотом, буквы «Xwave»; контактные площадки под радиодетали и часть внешних разъемов тоже позолочены, детали размещены на плате грамотно, важные аудиосигналы разведены толстыми проводниками и даже подписи к деталям выполнены аккуратно.

Сердцем Xwave-6000 Pro служит чип YMF754-R (см. фото). Рядом с ним на первом (основном) этаже этого «аудионебоскреба» расположен 18-разрядный четырехканальный аудиокодек STAC9708T от SigmaTel (такие же, к сведению, применяются в более дорогих картах Creative SoundBlaster Live! Platinum 5.1, Aureal Vortex2 MX300 и некоторых других). Кодек напрямую (без предусилителей) соединен с входными (линейный и микрофонный) и выходными (стерео фронт и тыл) аудиоразъемами, то есть карта (первым этажом) легко поддерживает пространственный звук на четырехканальных акустических системах. Здесь же находятся все стандартные внутренние разъемы (CD-in, Video-in, Aux-in, TAD) и внешний Game-порт. Отмечу характерный для карт на YMF7x4 пятиконтактный разъем PC/PCI для корректной работы под DOS. Аналогичный есть, например, в ряде материнских плат на i440BX, хотя, как показывает практика, и без этого соединения карточки на YMF7x4 работают под DOS нормально в подавляющем большинстве случаев. Есть также запрятанный вглубь четырехконтактный разъем цифрового входа и выхода (S/PDIF in/out): ко входу можно подключить, например, подходящий CD-ROM-привод, хотя звук с привода можно считывать по цифре и через шину PCI соответствующими плагинами.

Второй этаж, соединяемый с первым 16-контактным «лифтом», чуть меньше, чем основной. И именно он придает карте ее неповторимый шарм, как визуальный, так и функциональный. Помимо внешнего цифрового выхода S/PDIF (ставшего уже стандартом для таких карт) на торцевой панели размещены два миниатюрных 6-контактных DIN-разъема MIDI In и MIDI Out, причем выход буферизован КМОП-вентилями, а вход имеет оптронную развязку. Уже одно это оправдывает цену карточки, поскольку отдельный грамотный переходник с Game-порта на два стандартных MIDI-разъема стоит те же 20 долларов. Тем не менее, это не главная достопримечательность второго этажа. Здесь расположен чип QS7785PF от Sephonix (www.qsound.com/oem/oem-qmss.asp), реализующий аналоговое аппаратное кодирование обычного стереосигнала в модный нынче благодаря распространению DVD и формата Dolby Digital (AC-3) объемный звук формата «5+1». Для вывода этого формата наружу на втором этаже предусмотрены три 3,5-миллиметровых разъема — фронтальный (stereo), окружающий (stereo) и центральный/сабвуфер. Все эти выходы буферизованы двухваттными усилителями TEA2025, так что акустическая система может быть без боязни удалена от компьютера на большое расстояние.

Подчеркну: данное решение 5+1 не есть обычное декодирование звука с треков формата AC-3 (хотя кодек STAC9708T от SigmaTel и позволяет в принципе выводить звук 5.1 используя программные декодеры, чипы YMF7x4 шестиканальный звук пока не поддерживают). Здесь мы имеем специальное аппаратное преобразование (кодирование) обычного стереосигнала в 5+1 с применением оригинальной технологии Qsurround. Подобные технологии создания объемного и панорамного звука, развиваемые, в частности, компанией Qsound (см., например, www.qsound.com/pdf/oem-guides/QSrnd5_1.pdf), сейчас активно завоевывают рынок аудиопродукции и встраиваются во всевозможные музыкальные центры, автомобильные и телевизионные комплексы и т. п. Партнерами в этом деле являются такие бренды, как Mitsubishi, Sharp, AIWA, Mitsumi, Zoran, Crystal, и др.

Хорошо ли это с точки зрения пользователя? С одной стороны — возможность легко получить звук 5+1 (подобный Dolby Digital) с любого стереоисточника, включая MP3, аудио CD, Video CD, фильмы формата MPEG 4, компьютерные игры, MIDI и даже обычную подзвучку Windows. Причем без дополнительной загрузки центрального процессора (это важно, например, в играх). С другой — условность (суррогатность) создания эффекта 5+1 surround sound (поскольку в формате Dolby Digital на шести каналах записывается куда больше пространственной информации о звуке, чем в обычном стерео или Dolby Surround). Xwave-6000 способна воспроизводить звуковые дорожки DVD путем даунмиксинга на четыре канала (фронт и тыл) в обычных программных DVD-плейерах и, теоретически, могла бы поддерживать «почти настоящий» аналоговый вывод 5.1 (например, Front и Surround могли бы выводиться через линейные выходы на основном этаже, а Center и Subwoofer — кодироваться чипом из стереосигнала через второй этаж), но можно ли это реализовать в драйверах, пока неясно. К сожалению, мне не удалось сравнить на слух работу аппаратного кодера QS7785PF с оригинальным AC-3-сигналом, используя один и тот же звуковой трек, поэтому я не могу вам сказать, насколько впечатляет «достоверность» его работы.  

Теперь поговорим о других, не менее приятных особенностях «Секретной волны 6000 Pro» и карточек на чипе YMF754 в целом. Сейчас раболепные почитатели «Платинового Живчика! от Созидательного» начнут отчаянно пинать меня ногами и ругать матерно, но я позволю себе поставить вопрос ребром: способны ли дешевые двадцатидолларовые звуковые карточки на YMF754 (например, наша Xwave-6000) составить реальную конкуренцию более дорогим и «элитным» решениям типа того же Creative SB Live! или Turtle Beach Santa Cruz в их же функциональной нише? И сам отвечу на него: «Да!»

Первый шок уже прошел? Отдышались? Тогда спокойно и не нервничая попусту, пройдемся по пунктам.

Первое — это качество выводимого (и вводимого) аудиосигнала. Минуло то время, когда это качество определялось основным чипом звуковой карты. С появлением интеловского стандарта AC’97 всю аналоговую работу взяли на себя AC’97-кодеки (типа того же STAC9708T от SigmaTel и других). А чип карты практически перестал отвечать за качество оцифровки аналогового сигнала, вывода цифры в аналог и аналогового микширования. Удел базового «камня» — работа с PCI, цифровые преобразования, MIDI, FM- и XG-синтез, объемный звук (хотя и в кодек SigmaTel встроена простейшая функция объёмного звучания SigmaTel Surround 3D Stereo Enhancement, часто используемая в драйверах карт), S/PDIF и прочее, включая связь с кодеком по цифровой шине AC-link на стандартизованной частоте 48 кГц. Касательно «аналога» его задача предельно упростилась — не испортить (цифрой) качество аудиосигнала, обеспечиваемое кодеками.

Если так, то большинство карт на YMF754 имеет тот же кодек STAC9708T, что и Creative SB Live! Поэтому они должны иметь примерно одинаковое качество звука «по аналогу», соответствующее заявленным параметрам кодека (если, конечно, кодек не «обвязан» на плате спустя рукава): гармонические искажения не более 0,02 %, шумы ЦАП около –95 дБ, АЦП –87 дБ, взаимопроникновение входных каналов не хуже –70 дБ. И реальные измерения «сквозного тракта» (короткий кабель соединяет линейный вход и выход) карточки Xwave-6000 Pro при помощи программы SpectraLab это подтверждают. АЧХ «сквозного тракта» практически линейна от 20 Гц до 20 кГц (красный график), гармонические искажения сигнала в диапазоне 100–10000 Гц не превышают 0,01% (обычно даже меньше), что примерно столько же, сколько у Live! и Santa Cruz (считается, что человеческое ухо неспособно различить гармонические искажения меньше 0,01%, да и акустические системы с уровнем гармоник много ниже 0,1% — большая редкость). Невзвешенный шум карточки не превышает –85 дБ. Таким образом, линейный тракт звука у нашей героини вполне конкурентоспособен, а карточка пригодна как для качественной оцифровки звука, так и для его высококачественного вывода и перекрывает потребности аппаратуры класса Hi-Fi. Субъективно при прослушивании линейного выхода карты через наушники Sony MDR-CD1000 (использовался внешний усилитель) никаких нареканий также не возникло.

Более того, я специально «нагрузил» карту тремя тонами (2, 9 и 10 кГц) большой амплитуды (около –10 дБ каждый), чтобы посмотреть, как Xwave-6000 справится с интермодуляционными искажениями (между высокочастотными тонами 9 и 10 кГц) в присутствии основного тона. Результат говорит сам за себя: основная интермодуляционная гармоника (1 кГц) не превысила –86 дБ (относительно суммарного уровня сигнала), а общие гармонические искажения остались практически на прежнем уровне (желтый график)! На выходе усилителей TEA2025 (фронтальный канал второго этажа) искажений было больше — примерно –70 дБ (~0,03 %), причем интермодуляция существенна. Но на фоне «сурного саунда» (тем более на нехитрой акустике 5+1) эти искажения особо заметны все равно не будут.

В чип YMF754 встроен преобразователь частоты дискретизации (Sampling Rate Converter, SRC) с пересчетом сигнала на «родной» для кодека и шины AC-link тактовой частоте 48 кГц в сигналы с типичным набором частот от 11 до 44,1 кГц и точностью до 16 бит. Благодаря SRC звуковые потоки микшируются в цифре без загрузки центрального процессора. Аппаратно поддерживаются до 73 одновременных потоков DirectSound (реально пока меньше). Выше все данные были получены для частоты дискретизации (входа и выхода) 48 кГц. Если же перейти на 44,1 кГц, то можно наблюдать существенное ухудшение картины (синий график). При наличии в сигнале очень интенсивных высокочастотных гармоник (в реальной музыке такая ситуация крайне редка) возникает множество интенсивных побочных частотных компонент, обусловленных передискретизацией сигнала из 48 в 44 кГц. Ранее похожие артефакты были присущи и Живчикам, но в новых ревизиях этих карт проблемы практически устранены использованием более грамотного SRC. Остается надеяться, что и для YMF7x4 эта проблема со временем исчезнет. Сейчас же предпочтительнее использовать частоту 48 кГц, особенно при оцифровке аналоговых записей, записи MIDI в wav и др., и затем уже качественными программными конверторами переводить их в 44,1 кГц.

Перейдем к MIDI (подробнее см., например, xg.midi.ru и www.yamaha-xg.com). У YMF7x4 имеется встроенный таблично-волновой аппаратный синтезатор с поддержкой 64-голосной полифонии и форматов GS, GM, TG300B и, главное, XG MIDI. Реальную конкуренцию последнему — встроенному синтезатору Yamaha DS-XG (64 аппаратных + 512 программных голосов) — могут составить только загружаемые банки Creative SB Live! (остальные непрофессиональные карточки просто отдыхают). Однако родной креативовский банк инструментов уступает по качеству выверенному и оптимизированному годами на профессиональной аппаратуре встроенному банку «Ямахи» (где 676 инструментов и 21 набор ударных умещаются в 8 мегабайтах, сжимаемых до 2,4 Мбайт при хранении). Только некоторые сторонние (и весьма объемные) банки для EMU10K превосходят по качеству Yamaha XG (но они относятся уже скорее к профессиональной сфере и поэтому фактически не участвуют в нашем сравнении). Пока синтезатор DS-XG оперирует одним несменяемым банком, но в чипах YMF7x4 встроена возможность замены банков (DLS-1, правда, до сих пор она не реализована в драйверах).

Кроме того, чипы YMF7x4 поддерживают систему Sondius-XG (www.sondius-xg.com) для синтеза одноголосного инструмента путем физического моделирования происходящих в нем процессов. При имитации ряда инструментов этим способом удается добиться очень приятных на слух результатов. Чипом YMF754 через драйверы поддерживается также реализация 11 эффектов ревербераций, 11 хорусов и 43 «вариации» (различные амплитудно-фазовые стереоэффекты), которые имеют вполне профессиональное звучание и их можно легко менять по ходу композиции (рекомендую при этом использовать только аппаратный синтезатор, поскольку распространенный программный синтезатор Yamaha SoftSynthesizer S-YXG50 явно хуже и сильно шумит на эффектах).

Возможности ямаховского XG MIDI очень широко и давно используются в мире. Есть много сайтов, где распространяется самая разнообразная музыка в формате XG MIDI — от признанной классики (в комплекте с карточками на YMF7x4 идет диск, содержащий midi-файлы ста известных классических произведений, и часть из них звучит даже лучше среднего уровня электронных обработок классики) до популярных хитов и караоке. Размер композиции в формате MIDI в среднем в сто раз меньше, чем MP3-файла сравнимого качества, что упрощает их обмен и накопление. Много серьезных композиторов (например, один из отцов электронной музыки Клаус Шульц) работают и распространяют свои произведения в этом формате. Благодаря универсальности банка инструментов композиции на всех компьютерах с XG MIDI звучат почти одинаково (с небольшими вариациями), чего не скажешь о «Лайве», где каждая композиция, как правило, привязана к конкретному компьютеру. Я уже не говорю об играх, где возможности MIDI заметно превосходят и вытесняют устаревший FM-синтез. Благодаря XG MIDI вы получаете простую, удобную и дешевую (!) возможность музицировать самостоятельно в очень широких пределах (фактически, от новичка до непритязательного профессионала)… Таким образом, по удобствам MIDI карточки на YMF754 реально превосходят Live! и, тем более, остальных «непрофи».

Теперь коротко — о модном сейчас пространственном звуке. Разумеется, YMF7x4 здесь не в пионерах. Соперничать с почившей в бозе Aureal и Vortex2 с A3D 2.0/3.0 или с реализацией технологии объемного звука Creative EAX 2.0 на чипе EMU10K простеньким аудиоконтроллерам YMF754 сложновато. И если вы заядлый геймер, то однозначно предпочтете «Лайв» или «Вортекс». Тем не менее, чипы YMF7x4 имеют аппаратную поддержку DirectSound3D и прогрессивных технологий компании Sensaura в драйверах: MultiDrive (объёмный звук на четырех колонках), MacroFX (объемный звук на стереонаушниках) и EnvironmentFX (эффект реверберации, полностью поддерживающий EAX 1.0 и 2.0). Кроме того, через драйверы поддерживается мало актуальная нынче A3D 1.0.

Технологии объемного звука от Sensaura основаны на модели усредненного цифрового уха слушателя. При хорошем совпадении модели с ухом конкретного слушателя объемный эффект получается ярким, но при рассогласовании (уши-то у всех разные) — оставляет желать лучшего. В модели предусмотрены возможности «подстройки» под ухо пользователя, но до реализации этой функции в драйверах дело пока не дошло. Так что ожидаемый объемный эффект будет в большой степени зависеть от ваших ушей. При воспроизведении объемного звука на четырех колонках (по MultiDrive) крайне важным для получения хорошего эффекта становится и точная расстановка акустики вокруг пользователя. Расчет алгоритмов модели уха от Senasaura может производиться целиком центральным процессором системы (как это и происходит для чипов YMF7x4). При этом, как показывает практика, проигрыш по сравнению с аппаратной реализацией таких расчетов в чипе звуковой карты для нынешних процессоров ничтожен. Таким образом, в области объемного звука YMF754 может на равных соперничать с любыми (непрофессиональными) картами (включая Santa Cruz), за исключением MX300 (Vortex2) и Live!, хотя с последней при определенных условиях состязание (благодаря реализации EAX 2.0 через Sensaura) возможно. Так, на Xwave-6000 в нескольких играх при включенном EAX мне удавалось добиться впечатляющего объемного звучания.

И напоследок еще несколько замечаний. Практически беспроблемна работа YMF7x4 в DOS и играх под DOS (чем не могут похвастаться даже многие дорогие карточки) благодаря встроенному в чип блоку Legacy Audio и полной эмуляции Sound Blaster и SB Pro на шине PCI поддержкой PC/PCI и D-DMA. Цифровой вход может работать с 24-битными сигналами с частотами 32, 44 или 48 кГц, преобразуя их в 48 кГц, поскольку сам чип и цифровой микшер работают именно на 48. Кстати, в чипе YMF754 улучшена работа цифрового входа по сравнению с предшественниками. Цифровой выход может выдавать сигналы в формате AC-3 (Dolby Digital) на внешний декодер, данные цифрового микширования с шины AC-link (оба — на частоте 48 кГц), или транслировать сигнал с цифрового входа без преобразования частоты дискретизации. К карте Xwave-6000 можно приобрести (я этого делать уже не стал, «испугавшись» третьего этажа) специальную плату расширения с отдельными цифровыми электрическими (RCA) и оптическими (TosLink) входом и выходом (по стандарту IEC958).

Вот, пожалуй, и все секреты этой волны. Такми образом, продвинутые карточки на чипе YMF754 имеют почти полный функциональный комплект того же «Платинума» (за исключением выхода на наушники спереди с ручкой громкости) или других подобных карт при цене в несколько раз ниже и практически не уступающих им электрических и функциональных характеристиках. Не согласны? Давайте поспорим.