Автор дополняет имеющуюся в поставляемой с картой Sound Blaster AWE32 документации информацию данными о внутренней структуре этого популярного устройства, а также знакомит читателей с основными элементами AWE и их взаимодействием между собой.
 

Документация, входящая в комплект звуковой карты Sound Blaster AWE32, тщательно умалчивает о внутренней структуре этой карты. Это привело к тому, что стало трудно найти хотя бы двух пользователей представляли бы себе ее устройство одинаково. Ниже я попытаюсь опи-сать основные элементы AWE и их взаимодействие между собой, а также дать информацию о различных моделях AWE.

Creative Labs - Серия 32...


Фирмой Creative Labs выпускаетс целое семейство звуковых карт, в названии которых имеются символы «32». Неудивительно, что с этим связана немалая путаница, и многие пользователи слабо представляют себе различи между отдельными картами этого семейства.

 

AWE32


Самая первая и самая "настоящая" модель.

 

AWE32 IDE


Новая версия AWE32, отличающаяс наличием интерфейса IDE и другой разводкой печатной платы. В остальном полностью аналогична AWE32.

 

AWE32 VE (Value Edition)


Обычная AWE без разъемов для SIMM, без разъема Waveblaster и без микросхемы CSP, под которую, тем не менее, имеется панель. "Урезанная" версия полной карты, продающаяся по "урезанной" цене. Некоторые пользователи утверждают, что у этой модели ниже качество канала WAVE, однако это не подтвержденные данные. Впрочем, все остальные недостатки (точнее, отсутствие возможностей) давно привели к тому, что эта модель перестала выпускаться. Если вы приобрели ее совсем недавно, то поторопитесь обменять на что-нибудь более современное.

 

AWE32 VE IDE


AWE32 VE + интерфейс IDE CD-ROM. Модель, пришедша на смену AWE32 VE.

 

AWE32 P-n-P


Plug-and-play-версия AWE.

 

Sound Blaster 32


Новая карта Creative Labs, которой предполагается заменить мо-дель AWE32 VE. Похожа на AWE32 IDE, отличается полным отсутствием оперативной памяти (имеются только разъемы для SIMM) и разъема Waveblaster. Самое важное отличие-новый набор СБИС Vibra, заменивший старые микросхемы SB16, использовавшиеся в AWE32. В результате получилась карта, которая стоит меньше, а звучит лучше. Полностью совместима с AWE32 с тем исключением, что в наборе Vibra отсутствуют регуляторы тембра.

 

Waveblaster II


Дочерняя плата фирмы Creative Labs. Для синтеза используется та же микросхема EMU8000, что и в AWE32. Считается самостоятельным продуктом.


Далее в этой статье речь будет идти главным образом об "оригинальной" AWE32 с трем интерфейсами для подключения CD-ROM и набором СБИС SB16. Большая часть сказанного будет тем не менее справедлива и для всех остальных моделей.

 

Общая структура AWE


Теоретически, AWE32 представляет собой гибрид стандартной карты SB16 MCD ASP с системой EMU. Это означает, что она обладает всеми возможностями SB16 (несколько интерфейсов CD-ROM, интерфейс джойстика/MIDI, 16-разрядное цифроаналоговое и аналого-цифровое преобразование сигнала с компрессией/декомпрессией в реальном времени, FM-синте-затор OPL3, разъем Waveblaster), к которым добавлены возможности цифрового wavetable-синтезатора EMU-8000. Следует отметить, что та часть AWE, которая соответствует SB16, не совпадает с самой картой SB16 один к одному. В частности, у AWE несколько улучшены характеристики канала записи и воспроизведения WAVE-аудио.


Практика показывает, что очень немногие правильно представляют себе внутреннюю структуру AWE32. В частности, немало путаницы вызывают находящиеся на карте два процессора сигналов, и т.п. Для того, чтобы внести в этот вопрос определенную ясность, я попыталс изобразить устройство AWE в виде структурной схемы. Она не является абсолютно точной, то есть не отражает реального физического соединени элементов или распределения между ними различных функций, однако вполне подходит дл общего обзора AWE. Пуристы могут возразить, что такая схема неправильна, и будут в чем-то правы. Однако я стремлюсь не к идеальной точности, а к максимальной доступности и простоте. Ниже я еще вернусь к теме точности этой схемы.

 

Рис.1. Структурна схема устройства AWE

 

Ниже приведен небольшой список "ролей" различных компонентов:

 

- музыкальный синтезатор

  • OPL3 - классический FM-синтезатор Yamaha
  • EMU (AWE) - 32-голосный wavetable-синтезатор
  • разъемы SIMM + 512К ОЗУ + 1М ПЗУ предназначены для хранения оцифровок*)
    *) Примечание. Английский термин Sample в этой статье используется в двух смыслах, соответствующих принятым в русскоязычной литературе по звукотехнике терминам ОТСЧЕТ (мгновенное значение сигнала, преобразованное в цифровую форму) и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОТСЧЕТОВ (выборка - множество последовательно выполненных отсчетов, обеспечивающих восстановление по ним исходного сигнала). Отсутствие аналогичного двузначного русского понятия несколько сужает обсуждаемые понятия. Для того, чтобы подчеркнуть имеющийся в оригинале термин для последовательности отсчетов в тексте используется популярный профессионализм «оцифровка» (прим. ред.).
  • эффект-процессор создает эффекты реверберации («ревера»), хоруса и Q-Sound * разъем S/PDIF может использоваться для подключения внешнего ЦАП * DAC (цифро-аналоговый преобразователь, ЦАП) преобразовывает цифровой сигнал в аналоговый

- WAVE аудио

  • ЦАП для воспроизведения оцифрованного звука с максимальной частотой дискретизации 45 кГц и теоретическим разрешением в 16 бит. Именно он воспроизводит большую часть звуковых эффектов в играх, а также программно синтезируемую музыку (например, MOD-файлы). Некоторые называют его "цифровым каналом"
  • ADC (АЦП) для записи ("оцифровки") входного сигнала. Максимальная частота дискретизации также 45 кГц, а теоретическое разрешение - 16 бит
  • ASP/CSP, специализированный процессор дл обработки сигналов сигналов; обеспечивает:

- компрессию/декомпрессию звука в реальном времени при записи и воспроизведении

- синтез речи, например при помощи программы TextAssist

- реализацию эффекта Q-Sound для WAVE аудио

- другой простой обработки в реальном времени данных, передающихся по «цифровому каналу»

- прочая логика

  • MPU-401 и SB16-совместимый MIDI-интерфейс дл подключения внешних устройств и дочерней платы типа Waveblaster
  • интерфейс джойстика
  • различные интерфейсы CD-ROM (Sony, Mitsumi, Creative/Panasonic, IDE)

- микшер

  • смешивает и управляет уровнями сигналов от:

- синтезаторов (EMU и OPL)
- WAVE аудио
- линейного входа (Line)
- микрофонного входа (Mic)
- входа CD-аудио (находится на плате)
- входа PC-Speaker (находится на плате)

  • обеспечивает автоматическую регулировку уровня (АРУ) сигнала с микрофонного входа
  • подключает выбранные для записи источники к АЦП
  • управляет уровнем и тембром сигнала, подаваемого на линейный выход.

Что неправильно на этой схеме?

  • синтезатор EMU и эффект-процессор - это одно устройство, а не два, как изображено на схеме
  • ЦАП и АЦП для WAVE аудио находятся в одной микросхеме. На других картах эта микросхема обычно называется CODEC, однако Creative предпочитает называть его DSP (digital signal processor - цифровой процессор). Похоже, он может выполнять простые алгоритмы компрессии/декомпрессии ADPCM без помощи основного ASP/CSP
  • схемы микшера, интерфейсов MIDI и джойстика, а также прочая логика показаны на диаграмме лишь в общих чертах.

Теперь я попробую описать основные элементы AWE более подробно. Я не претендую на абсолютную полноту и точность, а только сообщаю те сведения, которые, по моему мнению, могут многим оказаться полезными и интересными.

 

EMU-8000


Те, кто внимательно рассматривал плату AWE, наверное обратили внимание на то, что микросхемы EMU-8000 на ней нет. Есть небольшая микросхема с надписью EMU-8011 (CT1972), и многие считают, что это и есть синтезатор EMU-8000. На самом деле это не так. СБИС синтезатора значительно больше по размеру и называется CT1971. Роль 8011 мне точ-но не известна, однако предполагаю, что он занимается чем-то вроде цифроаналогового преобразования сигнала для ИМС EMU-8000, которая имеет только цифровые выходы.


Считается, что EMU-8000 основана на разработке, которую фирма E-mu использует в своих профессиональных системах оцифровки и синтезаторах. Однако, скорее всего, это один большой DSP (как и все микросхемы «голых» синтезаторов), микропрограмма которого значительно изменена для того, чтобы соответствовать нуждам Creative. Например, сама ИМС наверняка может обрабатывать данные с разрядностью более 16 бит (в большинстве современных профессиональных синтезаторов и устройств оцифровки ширина внутренних шин данных составляет 20 и более бит), однако EMU-8000 (по крайней мере, в том варианте, который используется на AWE) позволяет работать только с 16 битами.


Ниже приведена блок-схема EMU-8000. Она предоставлена фирмой Creative Technology (надеюсь, эти парни разбираются в том, что рису-ют) и была опубликована весной 1995 года в журнале Electric Engineering Times под заголовком "Специализированный DSP дл карт SoundBlaster - Creative Technology использует 150 Mips вычислительной мощности EMU-8000 для одновременной генерации целых 10 звуков".

 

Рис.2. Блок - схема EMU-8000

 

Самая интересная часть этой схемы-это два цифровых входа, тем более что один из них подключен к АЦП. Однако, похоже, в том варианте EMU-8000, который устанавливается на AWE, такая возможность не реализована.

 

EMU и OPL3


При разработке AWE фирма Creative решила не тратить деньги на специальный ЦАП дл FM-синтезированной музыки, тем более что в схеме уже имелись два ЦАП-для EMU и для канала WAVE. Поэтому выход OPL3 был соединен с EMU. Это не только позволило сэкономить один ЦАП, но и дало возможность использовать эффекты реверберации и хоруса для FM-музыки.


Похоже, что OPL3 подключен к одному из входных цифровых интерфейсов AWE. При необходимости в FM-звуке EMU-8000 переводится в специальный режим, в котором два оператора EMU читают данные не из памяти оцифровок, а из входного интерфейса. Эти два оператора ничем не отличаются от остальных операторов EMU, и поэтому их результат смешивается с результатом всех остальных. Результирующий цифровой сигнал (FM и EMU) подается на разъем S/PDIF и на ЦАП синтезатора.


Под DOS вы можете установить уровень реверберации и хоруса для FM-музыки. Уровни эффектов двух "проходных" операторов определяются параметрами, передаваемыми программе AWEUTIL. Теоретически, такая возможность должна быть и в системе Windows-по крайней мере, я не вижу к тому никаких препятствий-и мне непонятно, почему она до сих пор не реализована. Впрочем, пути Creative, как известно, неисповедимы...


Независимо от того, пользуетесь вы эффектами для FM или нет, FM-синтез стоит вам двух операторов EMU. На нужды самого EMU остается таким образом только 30. Для того, чтобы использовать два зарезервированных оператора наиболее эффективно, фирма Creative решила пору-чить им еще и регенерацию динамической памяти. Гибкость EMU позволяет этим операторам параллельно с чтением данных из входного цифрового интерфейса осуществлять "ложный" доступ к динамической памяти, который и используется для ее регенерации.

 

Эффект-процессор


Эффект-процессор-это DSP, являющийся частью EMU. Вообще говоря, скорее всего это какраз тот DSP, который и является собственно EMU. То есть, эффект-процессор-это не столько конкретные микросхемы, сколько набор программ. Как бы то ни было, он позволяет обрабатывать в реальном времени стерео сигнал с частотой дискретизации 44.1 кГц.


На сегодняшний день Creative разработала алгоритмы для создания эффектов реверберации, хоруса и Q-Sound. Теоретически, в память эффект-процессора можно поместить свою собственную программу для создания других эффектов, однако практическая реализация этого затруднена отсутствием описания принципов работы эффект-процессора и используемых им команд DSP.


Вы можете управлять параметрами эффектов, изменяя их звучание и окраску. Простейший пример-это MIDI-контроллеры 91 (Reverb depth) и 93 (Chorus depth), при помощи которых можно изменять глубину эффекта в каждом отдельном MIDI-канале. При выборе в AWE Control Panel (Панели управления) определенного типа эффектов драйвер загружает в эффект-процессор необходимые параметры. На сегодняшний день есть ряд программ (например, AWEVBANK), позволяющих создавать собственные эффекты, загружая в память эффект-процессора наборы параметров, отличающиеся от стандартных.


Алгоритмы хоруса основаны на обычной задержке. Задержанный сигнал модулируется, и в итоге могут быть получены эффекты хоруса, вибрато, фэйзера и флэнжера. Вы можете управлять временем задержки, глубиной эффекта и глубиной модуляции. Специальные комбинации параметров позволяют достичь "ревероподобного" звучания, отличающегося металлическим призвуком и небольшой глубиной. Алгоритмы поддерживающие реверберацию могут использоваться также дл реализации эффекта задержки. Вы можете управлять временем задержки и глубиной эффекта.


В режиме Q-Sound, который включается при помощи AWE Control Panel, никаких доступных пользователю параметров не существует. Для размещени источника звука в пространстве используетс значение MIDI-контроллера Pan (Панорама).


Доступная в последней версии DOS API библиотека ASL, предназначенная для управлени "размещением" источников звука в пространстве, использует вместо эффект-процессора обычные операторы EMU.

 

ASP/AdSP/CSP


Прежде всего необходимо отметить, что CSP-это то же самое, что и ASP. Такое переименование микросхемы связано с тем, что сущест-вует фирма с названием ASP, и Creative хотела избежать путаницы. Вы можете сами судить, насколько это удалось-некоторые люди используют еще и третье название, AdSP. Как бы то ни было, любое из них означает Creative Advanced Digital Signal Processor (Усовершенствованный цифровой сигнальный процессор Creative), который устанавливается на карты SB16 ASP и AWE32. На картах SB16 и AWE32 VE для этой микросхемы имеется специальный разъем. При необходимости вы можете установить в него ASP (стоимость самой ИМС составляет около $50).


CSP-это 16-разрядный цифровой сигнальный процессор с фиксированной запятой. Он занимается обработкой данных, передающихся по ка-налу WAVE (как на вход, так и на выход). Типичные его применения- это компрессия и декомпресси сигнала в реальном времени, синтез речи и другие простые приложения. Фирма Creative разработала также алгоритм для реализации эффекта Q-Sound.


Независимые фирмы-разработчики могут приобрести у Creative комплект документации по программированию CSP. На деле же этим практически никто не занимается, так как на картах других фирм установлены совершенно другие DSP, и нет смысла ориентировать программы именно на Creative. Администрация Creative считает CSP промышленным стандартом DSP, однако, похоже, сама промышленность об этом не подозревает. Поэтому прежде чем приобретать CSP для своего SB16 или AWE32 VE, подумайте-стоит ли он затраченных денег. Синтез речи интересен только в первые несколько дней, а дополнительных программ вам, скорее всего, найти не удастся.

 

DSP


Говоря о DSP, большинство пользователей AWE32 на самом деле имеют в виду то, что на других картах называется CODEC (COder и DECoder, то есть ЦАП и АЦП для канала WAVE). Такой «DSP» имелс даже на карте SB 1.0. Единственной математической функцией этого DSP может считаться компрессия и декомпрессия оцифрованного звука в реальном времени. Не путайте его с ASP/CSP.

 

Разъемы SIMM


Одна из самых лучших особенностей AWE-это наличие двух разъемов дл памяти SIMM. Устанавливая в них дополнительные модули памяти, вы можете увеличить максимальный объем, а следовательно и качество звучани оцифровок EMU-8000.


Для расширения памяти используютс стандартные 30-контактные модули SIMM с любым количеством микросхем (2, 3, 8 или 9). Наличие бита четности не обязательно. Время доступа не должно превышать 80 мкс (микросхема TC514256AJ-70, котора используется в качестве стандартных 512К памяти, имеет время доступа 70 мкс). В моих экспериментах модули SIMM с временем доступа 100 мкс работали в AWE не более 10-15 минут.


Модули SIMM обычно имеют емкость 1М, 4М или 16М, и устанавливаются на AWE парами. Поэтому возможные объемы памяти составляют 2М, 8М и 28М соответственно. Некоторые утверждают, что встречали модули SIMM емкостью 2М, однако я склонен считать это одной из городских легенд. Наиболее часто задают вопрос о том, почему при установке двух SIMM емкостью 16М в итоге получается только 28М памяти. Дело в том, что EMU-8000 может адресовать всего 32М адресного пространства, 4М из которого отводятся под ПЗУ оцифровок. На самом деле объем ПЗУ в AWE составляет всего 1М, так что 3М не используются. Технически, пространство ПЗУ начинается с шестнадцатиричного адреса $0, а оперативная память SIMM (или 512К, установленные на плате), начинаются с адреса $400000 (или $200000, если отсчитывать адреса по 16-разрядным словам, а не по байтам).


Для разрешения доступа к памяти SIMM используется установленная на плате перемычка J7. В одном его положении вы можете пользоватьс памятью SIMM, а в другом-микросхемой на 512К, установленной на плате. То есть, при установке SIMM вы отключаете память, за которую заплатили при покупке карты. (Это соображение заставило Creative отказаться от установки 512К памяти на карты SB 32). Многие недовольные пользователи считают это едва ли не самым серьезным недостатком AWE - дескать, при установке двух SIMM по 16М теряетс целых 4.5 мегабайта столь ценной оперативной памяти, ах, как это ужасно! Если вы считаете, что это может служить достаточным основанием дл приобретения другой карты, которая использует память пусть меньшего объема, но зато более эффективно, то отправляйтесь и покупайте ее. Мне, например, нужны все 28М, а не 8 или 12.

 

S/PDIF - разъем и стандарт


Следующая (после разъемов SIMM) великолепная особенность AWE- это разъем цифрового выхода S/PDIF (J8), с виду такой же, как обычные перемычки. На самой первой модели AWE (без интерфейса ISE) этот разъем находится между небольшой ИМС U14 и кварцевым резонатором на 40МГц X3.


Цифровой сигнал, подающийся на этот разъем, снимается прямо с выхода EMU, то есть в нем присутствуют сигналы от EMU, OPL3 и эффект-процессора. Никакого канала WAVE, никакого CSP, никакого шума!


В сущности, мы должны быть признательны фирме Creative за то, что цифровой выход реализован именно в стандарте S/PDIF. По крайней мере, если бы для него был специально создан новый «промышленный стандарт», не совместимый ни с одним из имеющихся на рынке устройств, то я был бы огорчен, но нисколько не удивлен. Однако Creative проявила немало здравомыслия, и найти аппаратуру, совместимую «по цифре» с AWE не так то уж и сложно. Сокращение S/PDIF расшифровывается как Sony/Panasonic Digital InterFace (Цифровой интерфейс Sony/Panasonic). Это «бытовой» вариант более сложного профессионального стандарта AES/EBU (Audio Engineering Society/European Broadcast Union). Для кодирования аудиосигнала используется цифровой сигнал с полосой от 5 до 10МГц (в зависимости от частоты дискретизации). В соответствии со стандартом, сигнал AES/EBU должен иметь амплитуду 5В, а S/PDIF- 0.5В. На практике на выходе разъема J8 в AWE присутствует 5-вольтовый сигнал, который можно свободно подавать на цифровые входы других устройств.


Сигнал S/PDIF используется дл кодирования 16-разрядных стереоданных с любой частотой дискретизации (обычно - 32..48 кГц), а также для передачи специальных флагов и сигналов. Реализация этого сигнала в AWE поддерживает только одну частоту дискретизации (44.1 кГц), и не поддерживает предусматриваемую стандартом возможность защиты от копирования (котора позволяет копировать только исходный сигнал, а не его копии).


У разъема S/PDIF на AWE есть еще одна странная особенность - тот вывод J8, на котором находится "земля", помечен символом "1", а тот, на котором находится сам сигнал S/PDIF-символом "0". Учтите это, подключая AWE к внешним устройствам. Неправильное подключение может привести к непредсказуемым результатам, в том числе и к выходу одного из устройств из строя.

 

Стандартная память для оцифровок


На карте AWE32 установлено ПЗУ объемом 1М, в котором хранятся оцифровки из набора GM (General MIDI). Физически ПЗУ реализовано на микросхеме TMS 45160DZ, которая установлена возле разъемов SIMM и, похоже, не может быть заменена без серьезной переделки платы. Конечно, нет особенного смысла в расширении ПЗУ платы, на которую можно установить 28М ОЗУ, однако любители экспериментов могут попробовать установить вместо 1М ПЗУ еще 4М ОЗУ. Правда, при этом дл доступа к 3 появившимся мегабайтам потребуется 2 дополнительных разряда шины ад-реса, которые необходимо будет генерировать специальной микросхемой.


Оперативная память объемом 512К-это уже упоминавшаяся выше микросхема динамической памяти TC 514256AJ-70 с временем доступа 70 мкс. Она аналогична тем, которые используются в стандартных модулях SIMM.


В постоянной и оперативной памяти AWE (в том числе и в SIMM) оцифровки хранятся в несжатом виде. Вы можете пользоваться программным обеспечением, поддерживающим компрессию оцифровок в банках SBK, однако перед загрузкой в AWE они должны быть распакованы. Насколько мне известно, EMU-8000 не обладает средствами поддержки упакованных оцифровок. Это одновременно и хорошо, и плохо. Хорошо потому, что все имеющиес алгоритмы компрессии снижают качество оцифровок и увеличивают уровень шума, а плохо-потому, что 1 мегабайта для набора GM явно недостаточно.

 

Разъем MIDI (джойстика)


Установленный на AWE разъем MIDI вызывал раньше немало споров- некоторые утверждали, что он не совместим с MIDI-интерфейсами других плат, так как вместо сигналов уровня TTL на него подаются сигналы уровня CMOS, другие же считали, что с MIDI-интерфейсом у AWE все в порядке. Практика подтвердила правоту последних-большинство стандартных MIDI-интерфейсов нормально работают с AWE. При желании вы можете подключать к AWE MIDI-устройства через свой собственный интерфейс.


Небольшое замечание для тех, кому оно может оказаться полезным- не увлекайтесь нагрузкой 5-вольтового питания, имеющегося на одном из контактов разъема. При слишком высокой нагрузке установленный на плате AWE ограничительный резистор в буквальном смысле перегорает.

 

Плата


Карта AWE собрана на многослойной печатной плате, и поэтому определить направление соединений не всегда просто. Если вы захотите внести в конструкцию AWE какие-либо аппаратные изменения, учтите, что при перерезании и перепаивании проводников на поверхности платы нельзя забывать о тех, которые находятся во внутренних слоях.

2005.02.03
19.03.2009
В IV квартале 2008 г. украинский рынок серверов по сравнению с аналогичным периодом прошлого года сократился в денежном выражении на 34% – до $30 млн (в ценах для конечных пользователей), а за весь календарный год – более чем на 5%, до 132 млн долл.


12.03.2009
4 марта в Киеве компания Telco провела конференцию "Инновационные телекоммуникации", посвященную новым эффективным телекоммуникационным технологиям для решения задач современного бизнеса.


05.03.2009
25 февраля в Киеве компания IBM, при информационной поддержке "1С" и Canonical, провела конференцию "Как сохранить деньги в условиях кризиса?"


26.02.2009
18-19 февраля в Киеве прошел юбилейный съезд ИТ-директоров Украины. Участниками данного мероприятия стали ИТ-директора, ИТ-менеджеры, поставщики ИТ-решений из Киева, Николаева, Днепропетровска, Чернигова и других городов Украины...


19.02.2009
10 февраля в Киеве состоялась пресс-конференция, посвященная итогам деятельности компании "DiaWest – Комп’ютерний світ" в 2008 году.


12.02.2009
С 5 февраля 2009 г. в Киеве начали работу учебные курсы по использованию услуг "электронного предприятия/ учреждения" на базе сети информационно-маркетинговых центров (ИМЦ).


04.02.2009
29 января 2009 года в редакции еженедельника "Computer World/Украина" состоялось награждение победителей акции "Оформи подписку – получи приз!".


29.01.2009
22 января в Киеве компания "МУК" и представительство компании Cisco в Украине провели семинар для партнеров "Обзор продуктов и решений Cisco Small Business"

 

 
 
Copyright © 1997-2008 ИД "Комиздат".