Практическое тестирование Intel High Definition Audio на примере кодека Realtek ALC880
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).
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 | 1V rms rms | 1V rms rms | 2V rms rms |
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
Общая оценка: Очень хорошо (подробнее)
Цифровой выход, режим работы: 16 бит 44 кГц
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
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
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
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.
High Definition Audio
Другие идентичные по назначению опции: HD Audio, Azalia Codec, Azalia HDA Controller, HDA Controller и др.
Опция High Definition Audio предназначена для включения или выключения на материнской плате поддержки одноименной технологии, используемой для работы с цифровым звуком. Как правило, опция может принимать два значения – Enabled (Включено) и Disabled (Выключено).
Принцип работы
High Definition Audio (HD Audio, Аудио высокой четкости) – это стандарт подсистемы обработки и вывода звука для персонального компьютера. Во время разработки технология также была известна под кодовым названием Azalia, и в некоторых BIOS она носит именно такое название.
Эта технология была разработана компанией Intel в 2004 г. в качестве замены для устаревшего стандарта вывода звука AC’97 и предназначалась для размещения в чипсетах материнских плат. Новый стандарт по сравнению с AC’97 мог работать с многопоточным и многоканальным звуком, поддерживал высокую разрядность и частоту дискретизации звука. Основной упор при разработке стандарта High Definition Audio делался на его использование в домашних кинотеатрах и HD-телевидении. В настоящее время встроенными звуковыми системами, основанными на стандарте HD Audio, оснащено большинство материнских плат персональных компьютеров.
Среди основных характеристик стандарта можно выделить следующие:
Первоначально требования спецификации стандарта HD Audio оказались настолько высоки по сравнению с AC’97, что долгое время далеко не все кодеки для контроллера HDA полностью ему соответствовали. Также принятие этого стандарта привело к тому, что пользователи стали реже использовать звуковые карты в виде плат расширения, удовлетворяясь достаточно высокими характеристиками встроенных в материнскую плату аудиосистем, основанных на HD Audio.
Начиная с Windows XP SP3, операционные системы линейки Windows имеют встроенные драйверы для устройств, поддерживающих стандарт HD Audio. Для более ранних ОС Windows, вплоть Windows 2000, также существуют драйверы HD Audio. Кроме того, поддержка стандарта HD Audio встроена в операционные системы линеек Linux, FreeBSD и Solaris.
Существует несколько аппаратных реализаций контроллера HD Audio, разработанных компаниями Intel, Nvidia и AMD. Кодеки, которые могут быть использованы с этими контроллерами, также разрабатываются несколькими компаниями – Realtek, Conexant, IDT, VIA, Wolfson Microelectronics и др.
Обычно материнские платы, оснащенные HD Audio, позволяют выводить разъемы для микрофона и наушников, как на заднюю панель компьютера, так и на переднюю. Однако 3,5-мм разъемы стандарта HD Audio не идентичны аналогичным разъемам стандарта AC’97, а также обычным аудио-разъемам, хотя к ним можно подключать стандартные наушники и динамики. В отличие от разъемов AC’97, подключение наушников к разъему HDA не отключает вывод сигнала на динамики.
Опция BIOS High Definition Audio предназначена для включения или выключения контроллера HD Audio на материнской плате. Помимо значений Enabled и Disabled (Включить и выключить), во многих BIOS существует также значение Auto, подразумевающее автоматическое определение BIOS необходимого варианта. Также во многих BIOS данная опция может иметь и другие названия – Azalia HDA Controller, Azalia Codec, NB Azalia, HDA Controller и т.д.
Стоит ли включать?
Если вы собираетесь использовать возможности встроенной в материнскую плату аудиосистемы, основанной на стандарте High Definition Audio, то в этом случае вы должны выбрать вариант опции, равный Enabled или Auto. Если же вы по какой-либо причине не хотите использовать встроенный звук или просто желаете пользоваться отдельной звуковой картой, установленной в слоте расширения, то вы должны выбрать вариант значения Disabled.
Устройство с поддержкой High Definition Audio — драйвер
Установив на свой PC новую версию ОС, пользователь может обнаружить, что звук в системе отсутствует, а в Диспетчере устройств отображается «Устройство с поддержкой High Definition Audio» с восклицательным знаком, сигнализирующем о неполадках в его работе. Данная дисфункция обычно связана с отсутствующими или некорректно работающими драйверами для звуковой карты вашего PC, требуя скорейшего их обновления. Ниже разберём, что это за устройство, каковы особенности его работы, и где скачать к нему драйвера.
Разбираем суть и предназначение данного девайса
Что значит надпись — Устройство с поддержкой High Definition Audio
При установке новой операционной системы система сканирует аппаратную начинку ПК, и устанавливает к найденным компонентам соответствующие драйвера, имеющиеся в её базе.
В случае звуковой карты в большинстве случаев современные ОС (в частности, Windows 10) устанавливают не оптимально соответствующий данной карте драйвер, а универсальную версию звукового драйвера, имеющую название «High Definition Audio».
Обычно такой драйвер устанавливается под встроенные в материнские платы аппаратные аудиокодеки (микросхемы для кодировки и декодировки аудиосигнала) от тайваньской компании «Realtek Semiconductor». Последние являются дальнейшим развитием аппаратных кодеков «Intel High Definition Audio», созданных компанией Интел в 2004 году, и заменивших популярный до того стандарт аудиокодеков AC’97.
В других случаях вместо (или вместе с) Realtek в вашей системе могут быть установлены аппаратные аудиокодеки HD Audio от NVIDIA, AMD, VIA, MSI и других производителей.
Звуковые устройства на базе рассматриваемого HD Audio обладают хорошими возможностями для воспроизводства звука. Они поддерживают частоту дискретизации до 192 кГц, имеют разрядность выборки 32 бит для двух стереоканалов, совместимы с Директ Саунд 3Д, могут использовать десятиполосный эквалайзер, поддерживают работу с музыкальными инструментами через МИДИ-интерфейс, имеют другие полезные возможности.
Драйвер для устройства с поддержкой High Definition Audio – где скачать?
Поскольку рассматриваемый драйвер является одним из базовых драйверов ОС Виндовс, то специально скачивать его нет необходимости.
Оптимальным же решением в деле установки корректного драйвера для звуковой карты будет переход на сайт производителя материнской платы вашего PC (или вашей звуковой карты). И скачивание оттуда соответствующих драйверов. В частности, нам помогут следующие ресурсы:
Также в установке новейшего драйвера для вашей видеокарты помогут программы уровня «ДрайверПак Солюшн» и другие аналоги, сканирующие и устанавливающие в систему наиболее свежие драйвера.
Как исправить сообщение High Definition Audio
В некоторых случаях рассматриваемое устройство может отображаться в разделе «Другие устройства» и иметь статус «Не подключено». Исправить ошибку «устройство не подключено» помогут следующие способы:
Активируйте указанную опцию
Заключение
Появление сообщения «Устройство с поддержкой High Definition Audio не подключено» обычно сигнализирует о наличии различных проблем с драйверами звуковой карты на пользовательском PC. Установите самые свежие версии драйверов для вашей звуковой карты, и ошибка подключения устройства HD Audio будет эффективно решена.
Аудиоконтроллер AC’97, HDA, DSP
Аудиоконтроллер – специальная микросхема, установленная на материнской плате, которая отвечает за обработку звука. Принцип работы аудиоконтроллера заключается в преобразовании цифрового потока данных в аналоговый сигнал (при воспроизведении звука) и аналогового сигнала в цифровой формат (при записи звука). Существует три основных типа аудиоконтроллера: AC’97, HDA, DSP.
Основные параметры аудиоконтроллера
ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь. АЦП — аналого-цифровой преобразователь.
Разрядность (16, 24, 32-bit) – влияет на точность сопоставления аналогового сигнала с его цифровым представлением. Чем выше разрядность ЦАП/АЦП, тем качественнее звук на выходе либо полученный при оцифровке.
Частота дискретизации (48, 96, 192 кГц) – максимальная частота с которой ЦАП/АЦП производит обработку аналогового/цифрового потоков. Чем выше частота ЦАП/АЦП, тем качественнее звук.
Звуковая схема (2.0, 5.1, 7.1, 9.1)
Современные аудиоконтроллеры, установленные на материнских платах, поддерживают практически все существующие системы объемного звучания.
2.0 — стереофонический режим. 5.1 — пять каналов плюс один канал сабвуфер (всего шесть звуковых каналов). 7.1 — семь каналов плюс один канал сабвуфер (всего восемь звуковых каналов). 9.1 — девять каналов плюс один канал сабвуфер (всего десять звуковых каналов).
Аудиоконтроллеры: AC’97, HDA, DSP
AC’97 — 16-ти битный аудиоконтроллер с частотой дискретизации до 48 кГц. Поддерживает звуковую схему 2.0 (в старших версиях — 5.1). За обработку звука отвечает южный мост чипсета и центральный процессор. Аудиокодек AC’97 является устаревшим, долгое время использовался на дешёвых материнских платах.
High Definition Audio (HDA) — 32-х битный аудиоконтроллер с частотой дискретизации до 192 кГц. Поддерживает звуковые схемы: 5.1 и 7.1. Встроенный контроллер HDA выдает более качественный звук высокого разрешения по сравнению с AC’97, но обработка аудиопотока также ведётся чипсетом и центральным процессором.
Digital Signal Processor (DSP) – микропроцессор, отвечающий за обработку звука в реальном времени, позволяет добиться более качественного звука и дополнительных звуковых эффектов (в том числе 3D) по сравнению с интегрированными вариантами AC’97 и HDA.
