Встановивши нову відеокарту або процесор, досвідчений користувач насамперед вимірює реальну продуктивність нового компонента за допомогою тестів. Зовнішні аудіокарти при цьому тестуються рідко, хоча розуміти точні характеристики пристрою для запису звуку куди важливіше, ніж знати точний FPS в іграх. Як правильно протестувати аудіокарту і що для цього потрібно?
Навіщо тестувати і що знадобиться?
Тестувати характеристики звукової карти потрібно, щоб:
- Перевірити відповідність заявленим характеристикам.
- Дізнатися характеристики, не зазначені в паспорті пристрою. У документації до пристрою рідко друкують графіки рівнів шуму, динамічного діапазону і гармонійних спотворень.
- Перевірити карту, куплену з рук. Якісні зовнішні аудіокарти живуть десятиліттями. Девайси з середини двотисячних актуальні донині, але їхні точні характеристики не завжди легко знайти. Простий тест підтвердить працездатність пристрою і дасть повне уявлення про його можливості.
- Дізнатися оптимальне положення регуляторів посилення преампа і рівня гучності. При різних рівнях девайс може видавати більше або менше шумів. Вимірювання дадуть змогу знайти потрібне положення регуляторів.
Що для цього потрібно?
- Аудіокарта.
- Два кабелі. Один кінець шнура підключається до виходу карти, інший — до входу. Тому шнури повинні мати відповідні роз’єми. Зазвичай це Mono Jack 6.3 — Mono Jack 6.3.
- Безкоштовна програма RightMark Audio Analyzer (RMAA)
- Якщо хочеться виміряти характеристики виходу на навушники, знадобиться відповідний перехідник із впаяним резистором, що імітує опір навушників.
Для прикладу було протестовано аудіокарту TC Electronic Konnekt 6. Принцип тестування інших пристроїв не відрізняється.
Вимірювання характеристик аудіокарти в 4 кроки
1. Підключити аудіокарту, встановити останню версію драйвера, вибрати бажану частоту дискретизації. Стандарт — це 44.1 кГц. Частота 48 кГц використовується в студіях звукозапису — якщо планується працювати зі звуком, можна протестувати її і все, що вище, аж до 192 кГц.
2. Підключити кабелі до лінійних виходів і входів. Виставити гучність у налаштуваннях ОС і на самому пристрої на максимум. Гейн лінійних входів виставити на мінімум.
3. Встановити програму RightMark Audio Analyzer і запустити її. Закрити всі інші програми, браузер, фонові додатки.
У програмі потрібно:
- Вибрати в пристроях запису та відтворення під’єднану аудіокарту.
- Встановити частоту дискретизації відповідно до обраної на аудіокарті.
- Вибрати бітрейт: 24 біти.
Усе, підготовку завершено! Тепер можна відразу ж подивитися загальні характеристики аудіоінтерфейсу, клікнувши на кнопку ASIO. Там можна дізнатися:
- Кількість каналів
- Підтримувані частоти дискретизації
- Розмір буфера і затримку під час запису. Це потрібно, наприклад, щоб чути оброблену плагінами гітару без затримки. Що менший буфер, то менша затримка.
4. Виконати вимірювання дуже легко:
- Натиснути кнопку Playback\Recording і підлаштувати рівні: збільшити гучність на вході або зменшити на виході. Потрібно, щоб сигнал не перевантажував входи карти, але при цьому був максимально гучним. Зазвичай це в район і-2/-4 Дб, програма сама покаже, коли рівень буде оптимальним. Індикатори вхідного рівня на аудіокарті не повинні світитися червоним. Лівий канал має відповідати рівню правого.
- Натиснути Start test! Вимірювання виконуються автоматично. Через навушники буде чутно різні шуми і тестові сигнали. Отримані результати потрібно зберегти у вигляді файлу й експортувати у форматі HTML-сторінки, причому можна це зробити навіть російською мовою.
Як розібратися в результатах?
Зручно, що на першому екрані HTML-сторінки одразу ж представлено зведену таблицю характеристик з їхньою оцінкою. Її більш ніж достатньо тим, хто не хоче вникати в подробиці. Але графіки нижче дадуть змогу подивитися на характеристики «під мікроскопом».
Отримані дані цілком відповідають паспортним характеристикам пристрою на скріншоті нижче.
Таким чином, вимірювання можна вважати виконаними коректно.
Частотна характеристика
Цей графік відображає нерівномірність АЧХ карти в чутному діапазоні частот. Зазвичай АЧХ аудіокарт досить рівна — не рівня порізаним горбами і провалами графікам колонок, навушників або кімнати, де вони стоять. Однак іноді у карт зустрічаються завали за низькими або високими частотами, які корисно враховувати, особливо під час роботи зі звуком. Наприклад, для вимірювань характеристик кімнати завжди створюється калібрувальний файл з АЧХ аудіоінтерфейсу, щоб той не впливав на результат.
Рівень шуму
Пересічні користувачі нерідко купують зовнішні аудіокарти, щоб позбутися шуму в колонках або навушниках. Дійсно, вбудовані в материнку аудіочіпи схильні до наведень від блоку живлення і кулерів у корпусі, і нікому не хочеться наштовхнутися на той самий надокучливий шум під час купівлі зовнішнього аудіоінтерфейсу. На щастя, майже всі напівпрофесійні настільні аудіокарти мають шум нижче за 100 Дб, що є відмінним показником.
Звернути увагу потрібно на рівність графіка. Якщо на графіку є відчутні горби і перепади в 40-50 Дб, значить, або щось не так із драйвером, або із самим пристроєм.
Динамічний діапазон
Цей графік демонструє різницю між найтихішим і найгучнішим звуками, які може відтворити або оцифрувати аудіокарта. Чим ця різниця більша, тим краще. Хорошим показником є динамічний діапазон у районі 100-110 Дб. Якщо він вищий за 120 Дб, то це аудіофільський рівень: карта зможе записати і відіграти більше дрібних нюансів і ледь вловимих гармонік, звук буде багатшим і природнішим.
Гармонійні спотворення
Це усереднений показник рівня нелінійних спотворень, іменований THD. Для його вимірювання аудіокарта грає синус частотою 1 кГц і фіксує, на яких частотах вилізли паразитні гармоніки. Найшкідливіші — це гармоніки другого і третього порядку, тобто вдвічі і втричі вищі за основну, на частотах 2 і 3 кГц відповідно. Девайс вимірює їхню потужність і рахує відсоток гармонійних спотворень. Стандарт Hi-Fi — не більше 1,5 %, але спотворення аудіокарт вимірюються в тисячних і десятитисячних відсотка, тож тут можна спати спокійно.
Графік «Гармонійні спотворення + шум, дБ(A)» лише об’єднує показання гармонійних спотворень і рівня шуму в одну картину.
Інтермодуляційні спотворення + шум
Музика — це не чистий синус, у ній ноти звучать одночасно в різних частотних діапазонах. Біда в тому, що ноти на різних частотах можуть взаємодіяти із собою непередбачуваним чином. Отримані артефакти від їхньої взаємодії називають інтермодуляційними спотвореннями.
У цьому тесті вони вимірюються за методом SMPTE IMD — за допомогою двох синусів, що подаються одночасно, на частотах 60 Гц і 7 кГц. На графіку інтермодуляційних спотворень із шумом видно основні гармоніки і паразитні, що виникають через взаємодію основних. Результат вимірюється у відсотках — так само, як і з гармонійними спотвореннями. Більшість аудіокарт мають низький показник інтермодуляційних спотворень.
Взаємопроникнення каналів
Лівий канал може трохи грати в правому і навпаки. Програма вимірює, як голосно непотрібний канал звучить у потрібному на ділянках у 100, 1000 і 10 000 Гц, і видає результати в цифрах і на графіку, а в підсумковій таблиці вказується середній показник. Графік дає більше інформації, адже в деяких аудіокарт взаємопроникнення каналів більше в ділянці баса, в інших — у верхах.
Інтермодуляційні спотворення (змінна частота)
Тут вимірюються інтермодуляційні спотворення за методом CCIF — два високочастотні тони з різницею близько 80 Гц генеруються навколо третьої частоти, розташованої між ними. Якщо в пристрої спотворення наростають зі збільшенням частоти, тоді цей тест їх візуалізує.
Порівняння характеристик
Усе пізнається в порівнянні. RMAA дає змогу порівнювати графіки:
- Однієї і тієї ж аудіокарти з різними налаштуваннями. На скріншоті нижче білий графік — вимірювання з низькою гучністю виходів, але високим посиленням входів, зелений — навпаки. Видно, наскільки більше шуму дає посилення каналів входу і як погіршуються інші показники.
- Характеристик лінійного виходу та виходу на навушники. Для заміру виходу на навушники знадобиться перехідник з TRS на два TS. Причому між ними потрібно впаяти резистор, який імітуватиме опір навушників, інакше вимірювання будуть некоректними. У цьому випадку використано резистор на 220 Ом для імітації високоомних навушників (білий графік). Видно, що спотворень при цьому додалося, але несуттєво.
- Кількох різних звукових карт. Для прикладу було протестовано аудіокарту M-audio Fast Track C600 (білий графік). На графіку гармонійних спотворень видно, що у цієї карти їх більше, ніж у TC Konnekt, особливо в області середніх і низьких частот. Інші показники теж гірші.
Інші параметри
Затримка і розмір буфера
RMAA міряє тільки звукові характеристики аудіокарти. А що щодо її продуктивності?
Затримка обробки сигналу має бути мінімальною, якщо карту планується використовувати для запису. Гітарист має почути себе тієї ж миті, як він торкнувся струн, навіть якщо сигнал іде через купу плагінів. На це впливає розмір буфера карти.
Аудіочіп кодує звук не потоково, а пачками в кілька десятків, сотень або тисяч семплів. Така пачка називається буфер. Що він менший, то менша затримка, адже 32 семпла обробляються швидше, ніж 2048. Але при цьому зростає навантаження на процесор, бо великі пачки семплів йому обробляти простіше. Якщо буфер занадто малий, або в проекті стоїть багато ненажерливих плагінів, то потужності ЦП не вистачить для обробки сигналу, і в ньому з’являться спотворення — кліпінг, тріск, випадання звуку.
Звичайно, тут головну роль відіграє процесор, але і продуктивність самої аудіокарти має значення. Взявши якийсь ненажерливий плагін за основу — у цьому разі Neural DSP Archetype Gojira — можна скласти уявлення про продуктивність пристрою.
Наприклад, у карти TC Konnekt 6 c ЦП AMD FX8350 при 64 семплах (затримка 1,5 мс) проблеми починаються тільки на двадцятій Годжирі. Максимальний буфер у цієї карти — 2048 семплів. Затримка при цьому майже 50 мс, зате проблеми зі звуком з’являються тільки при 38 плагінах — такий режим зручно використовувати для зведення вже записаного матеріалу.
Для порівняння, M-audio Fast Track C600 за аналогічних розмірів буфера тягне приблизно таку саму кількість плагінів, але затримка при цьому вдвічі вища. Є над чим подумати, якщо хочеться записувати щось у навантажений плагінами проект без затримки
Шум мікрофонного преампа
Якщо аудіокарта потрібна, щоб записувати щось у мікрофон, тоді важливо розуміти, як сильно в ній шумить мікрофонний преамп. Щоб скласти про це уявлення, потрібно під’єднати мікрофон, виставити оптимальний рівень посилення на преамп і далі записати кілька слів і кілька секунд тиші.
Далі на канал досить накинути який-небудь вимірювальний плагін, підійде навіть еквалайзер, якщо той показує рівень гучності. З мікрофоном Shure SM58 посилення на TC Konnekt 6 довелося викрутити майже на максимум. Мова при цьому записується на рівн і-4.5 Дб, а шум становит ь-51 Дб, тобто відношення сигнал\шум буд е-46,5 Дб. Спектроаналізатор еквалайзера показує, що шум переважно високочастотний, з резонансами на 8 і 16 кГц, які доведеться вирізати під час зведення.
Це досить середній показник. Преамп радше розрахований на використання з конденсаторними мікрофонами, які не потребують великого посилення. Для динамічних мікрофонів існують спеціальні активатори, які забезпечують чисте посилення. Також варто враховувати, що карті майже 15 років, більш сучасні напівпрофесійні карти шумлять менше.
Такий тест корисно робити перед кожною сесією запису. Щоб акуратно вирізати шипіння, записаний шматок шуму потім можна перевернути за фазою і змішати з вихідним сигналом, як це роблять навушники з активним шумозаглушенням.
Висновок
Вимірювати параметри аудіокарти необхідно всім, хто збирається застосовувати її для роботи зі звуком. Це не тільки створення музики, але також запис і обробка голосу для стрімів, блогів і подкастів. Поціновувачам якісного звуку ці вимірювання будуть корисні для створення ідеального ланцюга відтворення з мінімумом шумів і спотворень і максимально лінійною частотною характеристикою. Нарешті, багатьом рядовим користувачам буде цікаво дізнатися докладні параметри свого пристрою.