Печать

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

[THOR]

Музыка для ваших ушей. В ноутбуках, в отличие от настольных компьютеров, важным является не только качество звука аудио выхода, но и встроенных динамиков, что приходится учитывать производителям. В данной статье мы рассмотрим различные аспекты ноутбучной акустики и аудио контроллеров, включая особенности создания самих динамиков, электронной разводки на плате и дополнительных программных улучшений звука. Если говорить точнее, мы собираемся продемонстрировать все это на примере ноутбуков MSI. (Рекламная статья)

Динамики и сабвуфер в MSI GE75 Raider 9SG

Вступление
При покупке ноутбука основное внимание уделяется процессору, видеокарте, памяти и дисплею, тогда как встроенные динамики обычно отходят на второй план. В большинстве моделей встроенная акустика выдает плоский и тихий звук, так как считается, что пользователи в любом случае будут подключать наушники или внешние динамики. Аудиофилы же вообще с большой вероятностью будут использовать цифровые USB ЦАП для достижения максимального качества звука.

Как видим, для использования посредственных динамиков есть множество причин, но главной из них, конечно же, является удешевление модели. Дело в том, что производителям легче сэкономить на динамиках, чем на основных компонентах, качество которых сильнее влияет на решение о покупке той или иной модели. Еще одним важным фактором является ограниченное внутреннее пространство - внутри ноутбучного корпуса зачастую действительно довольно тесно. Данная проблема особенно остро стоит в последнее время, когда в погоне за минимальной толщиной все забыли о сабвуферах или, на худой конец, просто о качественных динамиках.

Постоянные читатели Notebookcheck в курсе, что мы всегда тестируем встроенную акустику в ноутбуках и даже приводим амплитудно-частотную характеристику в каждом обзоре, чтобы можно было объективно сравнивать различные модели. В данном материале мы расскажем как создаются динамики для ноутбуков и как они работают. Также, мы покажем каким образом обеспечивается высокое качество аудио выхода и какие для этого используются аппаратные и программные улучшения. Проиллюстрировать все вышеописанное мы можем на примере игровых ноутбуков MSI.


Дизайн встроенной акустики
Никто не станет спорить, что вы можете подключить внешнюю акустику или наушники, но дизайн встроенных динамиков при разработке ноутбука всегда имеет большое значение. Такие факторы как размер и расположение динамиков, а также их тип, разводка обвязки и диапазон воспроизводимых частот напрямую влияют на итоговое качество звука. Давайте рассмотрим эти аспекты подробнее.
Выбор размера и расположения динамиков

Датская компания Dynaudio является одним из лучших разработчиков акустических технологий в мире - решения производителя используются в самых различных устройствах и форм-факторах. Акустика от Dynaudio всегда выдает более качественный и естественный звук в сравнении со стандартными решениями. Для улучшения качества звучания своих ноутбуков компания MSI сотрудничает с Dynaudio с 2009 года - эта коллаборация помогает выбирать наиболее оптимальные размеры, расположение и форму встроенных динамиков ещё на этапе разработки модели.

Размеры и расположение динамиков определяются на стадии разработки ноутбука. (Изображение: MSI)

Специалисты Dynaudio подключаются на ранних этапах разработки ноутбука, чтобы наиболее оптимальным образом подобрать размер и расположение звуковых излучателей. На изображении справа продемонстрирован ранний концепт внутренностей разрабатываемой модели ноутбука. Дело в том, что физические характеристики динамиков напрямую влияют на баланс воспроизводимых частот, а также возможный резонанс с корпусом и, как следствие, интенсивность побочных вибраций. Инженеры Dynaudio вносят необходимые коррективы в расположение, размеры и разводку прочих компонентов на плате и затем тестируют все это на прототипе, прежде чем запускать модель в серийное производство. Свободного пространства внутри ноутбука крайне мало, а от этого напрямую зависит диапазон воспроизводимых динамиками частот. Соответственно, необходимо максимально эффективно задействовать весь доступный объем.


Концепция Giant Speaker Design
Большинство ноутбуков имеет два динамика, которые располагаются по бокам корпуса. И даже если продвинутые модели способны адекватно воспроизводить средние и высокие частоты, то с низкими всегда возникают серьезные проблемы. Все дело в том, что установить сабвуфер, достаточного для качественной передачи низов размера, в тонком корпусе очень сложно, так как для него банально не хватит места. Таким образом, для получения наиболее ровной АЧХ и качественного звука необходимо увеличить доступное для динамиков пространство и добавить пару сабвуферов.

Giant Speaker Design позволяет улучшить воспроизведение низких и высоких частот. (Изображение: MSI)

MSI разработала концепцию Giant Speaker Design (буквально гигантские динамики), с помощью которой и удалось добиться необходимых характеристик. Как видно на снимке справа, под встроенную акустику отведена четверть всего внутреннего пространства корпуса ноутбука. Также, вы можете видеть, что в данном случае динамики совмещены с сабвуферами. Данное решение позволило расширить диапазон воспроизводимых частот и, надо сказать, такой концепт гораздо лучше проявил себя в деле, нежели стандартные динамики в большинстве ноутбуков. 

Подавление резонанса
Если же в разработке находится компактная и тонкая модель ноутбука, то смело можно ожидать появления нежелательного резонанса и, как следствие, вибраций корпуса. Все бы ничего, но данное явление может сильно подпортить качество воспроизводимого звука. В таких случаях используются поглотители резонанса, созданные из специального материала. Как видно на снимке справа, зачастую они представляют собой кольцо из пористой прокладки, приклеенной вокруг динамической головки, которое за счет своих свойств максимально подавляет резонанс.

(Изображение: MSI)

Усилитель Smart Amp
Ещё на CES 2015 Texas Instruments продемонстрировали новую концепцию Smart Amp. Если говорить простым языком, то по факту был показан усилитель, способный увеличить выдаваемую динамиками мощность без их повреждения. В большинстве ноутбуков установлены динамики, способные выдавать и 10 и 30 Вт, но выходная мощность усилителя обычно ограничена лишь 2 Вт. Мощность ограничена для того, чтобы не дать слишком высоким токам повредить катушку динамика, а также во избежание искажений звука (треска мембраны, прим.ред.). Однако, Smart Amp способен обрезать опасные  резкие всплески амплитуды, выдавая на динамик более мощный, но безопасный для него сигнал.

Имплементация Smart Amp от MSI способна обеспечивать до 30 Вт мощности без повреждения динамика от избыточного тока или перегрева. Усилитель способен в реальном времени подстраивать мощность и фильтровать опасные для динамика всплески амплитуды. Таким образом, мы получаем более громкие динамики в тонком корпусе. Что самое интересное, такая техника позволяет усиливать не только средние и высокие, но и низкие частоты.

Smart Amp и стандартный усилитель. (Изображение: MSI)

Усиление низких частот
Обеспечить нормальные басы в ноутбучной акустике архисложно учитывая все ограничения данного форм-фактора. Для решения этой проблемы используются пассивные излучатели. Представляют они собой те же самые динамики, но без катушки и магнита. За счет добавления пассивного излучателя воспроизведение низких частот улучшается примерно как в случае использования отдельного сабвуфера.

Схема работы пассивного излучателя. (Изображение: Center Point Audio)

Как же пассивный излучатель выполняет свою работу? Для лучшего понимания принципа взгляните на схематичное изображение внутренностей динамика справа. При движении мембрана создает движение воздуха в закрытом пространстве, из-за чего синхронно двигается и пассивная мембрана. Вибрации пассивного излучателя выдают низкочастотный звук, довольно схожий с тем, что дает отдельный сабвуфер.

Что интересно, использоваться пассивные излучатели могут не только в сабвуферах, но и в основных динамиках. В отличие от сабвуферов с трубкой, характеристики которых нужно очень точно подбирать для правильного звучания, пассивные излучатели всего лишь должны соответствовать тому динамику, в который устанавливаются. За счет таких особенностей их можно использовать даже в малогабаритной ноутбучной акустике. На снимке ниже приведен типичный среднечастотный динамик: на верхней стороне расположен как раз пассивный излучатель, а сама активная динамическая головка - снизу.

Среднечастотный динамик - верх. (Изображение: MSI)

Среднечастотный динамик - низ. (Изображение: MSI)

Как показывает амплитудно-частотная характеристика, выходная мощность пассивного излучателя аналогична активному динамику примерно таких же размеров, особенно по низким и средним частотам. На графике можно видеть, что микро-динамик может выдавать очень низкую частоту в 100 Гц, в то время как пассивный излучатель очень близок к данному показателю (так же и на частоте 1000 Гц).

АЧХ пассивного излучателя (зеленый) и микро-динамика (красный). (Изображение: MSI)

В ходе обзора ноутбука MSI GT76 мы убедились, что диапазон воспроизводимых встроенной акустикой частот у него отличный, да и громкость достаточно высокая: 90 дБ(А). Несмотря на то, что звук субъективно несколько сдавленный (из-за недостатка усиления по средним и низким частотам), вне всяких сомнений качество акустики у GT76 впечатляющее - очень малое число ноутбуков могут похвастаться тем же.


Звук в наушниках
Качественные и громкие динамики - это хорошо, но большинство пользователей в любом случае подключают наушники для лучшего погружения в игровой процесс. По этой причине все компоненты, используемые в аудио контроллере и обвязке усилителя должны быть высококачественными и обеспечивать высокое соотношение сигнала к шуму (SNR) и максимально естественно передавать голос с микрофона гарнитуры.
Как повысить SNR

Заядлые аудиофилы готовы часами рассказывать о том, насколько важны качественные электронные компоненты в схемах вывода аудио. “Правильная” схема минимизирует шумы и потери сигнала, обеспечивая высокое качество звука.

Правильная разводка печатной платы очень важна. (Изображение: MSI)

Вышеуказанный аспект действительно очень важен, так как для обеспечения оптимального звучания необходимо удостовериться, что все сигнальные линии правильно согласованы электрически. Иначе возможно появление фоновых шумов и других негативных эффектов. И если размеры участка аудио подсистемы, используемые компоненты и разводка - просто важны, то ключевым фактором, влияющим на работу ЦАП является экранирование. Выполняется оно с помощью “массы” (общий контакт на материнской плате, соединенный с “землей” адаптера питания, прим. ред.). По факту, особенности разводки и соединения всех аналоговых и цифровых компонентов с “землей” и влияют на итоговое качество звука. Такое экранирование, по сути, позволяет избавиться от нежелательных электромагнитных наводок и помех.

Не вдаваясь в особые подробности можем сказать, что раздельное заземление аналоговой и цифровой части аудио подсистемы ныне не принято использовать. С этим согласны и в MSI, так как раздельное заземление усложняет разводку платы и повышает суммарную стоимость компонентов. Кроме того, на “землю” нужно сажать как можно меньше компонентов, чтобы не блокировать выход с ЦАП на операционный усилитель и уменьшить общее гармоническое искажение (THD).


Технология Voiceboost
Многопользовательские игры стали гораздо интереснее, когда появился голосовой чат между участниками. В обычных ноутбуках голос игрока теряется в какофонии внутриигровых звуков, что, в конечном итоге, может привести к поражению вашей команды. Технология Voiceboost призвана устранить этот недостаток за счет распознавания голоса пользователя и усиления его на фоне других звуков. Таким образом, все игроки команды смогут слышать друг друга четко и ясно в любой момент, что поможет им лучше координировать свои действия. Voiceboost даже доступна напрямую из утилиты MSI Dragon Center.

Настройка Voiceboost в MSI Dragon Center. (Изображение: MSI)

Программные улучшения
Пока что мы рассматривали все связанное с физическими параметрами динамиков: их размеры, расположение, разводку платы и особенности компонентов. Однако, качественное железо должно дополняться хорошим программным обеспечением. Именно здесь в работу включаются решения от Nahimic. Мы рассмотрим как программные технологии помогают улучшить качество звука как в динамиках, так и наушниках.

Шумоподавление
Хорошие алгоритмы шумоподавления являются важной частью качественных наушников. По сравнению с другими программными технологиями, например от Dolby Digital или Creative SoundBlaster Cinema, ПО Nahimic позволяет регулировать такие дополнительные параметры, как громкость голоса, динамическая обработка, шумоподавление и формирование луча. С технологиями Nahimic ваш голос не утонет в обилии звуков игровых баталий. Для улучшения качества обработки данное программное обеспечение настраивалось в лаборатории, где моделировались различные условия - именно так удалось добиться идеальной работы шумоподавления.

Моделирование условий для создания алгоритмов шумоподавления. (Изображение: MSI)


Моделирование условий для создания алгоритмов шумоподавления. (Изображение: MSI)


Интерфейс настроек микрофона в ПО Nahimic. (Изображение: MSI)

Виртуальный объемный звук N-Force 7.1
Большинство игр (и приложений) используют стандартные настройки Windows при выдаче звука. Это значит, что если у вас стандартные наушники, то объемный звук будет сводиться к стерео, в результате чего будет теряться объем. В итоге, можно пропустить врага, который решил подкрасться сзади, так как вы банально не услышите с какой стороны он идет.

Для того чтоб исправить этот недостаток, в ПО Nahimic использована проприетарная технология N-Force. По факту, происходит эмуляция 7.1-канального аудио устройства, а объемный звук, который выдает игра (или приложение) изменяется алгоритмами Nahimic Head Related Transfer Function (HRTF) так, чтобы звук сохранил объем. С технологиями Nahimic игрок действительно может определить на слух направление откуда “исходит” звук

Без Nahimic игровой движок выдает только стереозвук, как и настроено в Windows. (Изображение: MSI)


Nahimic эмулирует оборудование с 7.1-объемным звучанием. (Изображение: MSI)


Преимущества Nahimic 3D Audio. (Изображение: MSI)

Расширенное стерео
ПО Nahimic также позволяет расширить стерео звук, чтобы улучшить качество музыки и аудио дорожек в фильмах. Обычно звук встроенных или внешних динамиков направлен в сторону пользователя, покрывая угол в 60 градусов вокруг головы. Однако, алгоритм исключения перекрестных помех позволяет лучше разделить левый и правый каналы, расширяя тот самый угол с 60 до 180 градусов.

Трансауральный фильтр расширяет стерео, в то время как бинауральный эмулирует центральный канал, через который обычно в многоканальной дорожке идет голос. Таким образом, создается эффект наличия трехканальной акустики.

Алгоритм исключения перекрестных помех лучше разделяет правый и левый каналы. (Изображение: MSI)


Трансауральный эффект расширяет стереозвук. (Изображение: MSI)


Бинауральный эффект позволяет симулировать наличие центрального канала. (Изображение: MSI)

Стерео микширование
Ценители сериалов и кино предпочитают использовать домашние кинотеатры с 5.1- или 7.1-объемным звуком вместо наушников. Объемный звук в формате 5.1 кодированный в DTS или Dolby Digital - это наиболее частое явление, если судить по DVD и Blu-ray дискам. Конфигурация акустики 5.1 обеспечивает правильное и естественное объемное звучание: диалоги обычно вещаются из центрального канала, в то время как основная дорожка воспроизводится слева и справа. Задние левый и правый каналы в основном используются для воспроизведения шумов окружающей обстановки (разговоры в отдаленной толпе, выстрелы на заднем плане и т.д.).

Тем не менее, такие системы зачастую не могут нормально воспроизводить стандартное стерео. ПО Nahimic позволяет преобразовывать стерео в объемное 5.1-звучание с помощью анализа звуковой дорожки и разделения её элементов по разным каналам. Конечно, у данного алгоритма есть определенные недостатки, потому полученный звук не всегда настолько же идеален, как исходный 5.1. Тем не менее, на домашнем кинотеатре с помощью микширования удается добиться лучшего звучания музыки и аудио дорожек в фильмах, чем без него.

Nahimic может преобразовывать стерео звук в объемный 5.1 звук. (Изображение: MSI)


Элементы дорожки разбиваются по соответствующим каналам. (Изображение: MSI)

Простой и понятный интерфейс
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс Nahimic позволяет быстро изменять различные параметры, не продираясь через тонны окон неизвестного назначения. Последняя версия интерфейса создавалась в сотрудничестве с опытными геймерами, потому потребности данной аудитории точно учтены. В обновлении Windows 10 1809 компания Microsoft ввела новый тип драйверов - Declarative Componentized Hardware (DCH), которые лучше работают с платформой Windows UWP. ПО Nahimic поддерживает платформу UWP, за счет чего выигрывает у аналогичных решений других производителей (лучше совместимость с современными ноутбуками и регулярные обновления).

Настройки в новом интерфейсе легкодоступны; пользователям доступны такие новые возможности как подавление фоновых шумов, запатентованная функция отслеживания звука и стабилизатор голоса. Последняя функция позволяет удерживать громкость вашего голоса на одном уровне, вне зависимости от расстояния до микрофона. Кроме того, присутствует Ночной режим, который ограничивает громкость звука на уровне 10 дБ, чтобы вы не разбудили всех вокруг, случайно вытащив наушники в неподходящий момент.

Nahimic получил полный редизайн и совместим с платформой Microsoft UWP. (Изображение: MSI)


Интерфейс простой и интуитивно понятный. (Изображение: MSI)


Пользователи могут включить подавление фоновых шумов. (Изображение: MSI)


Отслеживание звука указывает направление, откуда исходит звук. (Изображение: MSI)


Стабилизатор голоса держит громкость вашего голоса на одном уровне. (Изображение: MSI)


Ночной режим ограничивает громкость. (Изображение: MSI)

Заключение
В данной статье мы затронули основные аспекты и факторы, важные при создании качественной ноутбучной акустики: от электронных компонентов и особенностей разводки плат до программных технологий. Как оказалось - это далеко не тривиальное занятие (особенно если говорить о тонких ноутбуках), требующее вовлечения и координации не только производителей ноутбуков/компонентов, но и даже конечных пользователей, на которых нацелен продукт. Отсутствие тщательного подбора компонентов и настройки могут повлечь за собой провал продаж будущей модели ноутбука из-за плохого звучания. И даже несмотря на то, что большинство пользователей все равно предпочитает наушники или внешнюю акустику, встроенные динамики очень важны для успеха модели.

Надеемся, что данная статья поможет вам лучше ориентироваться в аудио-решениях производителей и облегчит в будущем выбор ноутбука. Данная рубрика остается активной и в будущем вы увидите статьи на тему разработки качественных дисплеев, тачпадов и других компонентов.

Помимо крутой аудио подсистемы, MSI заботится о наличии мощных видеокарт Nvidia GeForce RTX Turing в своих ноутбуках. Не важно, играете ли вы в современные игры с трассировкой лучей, вроде Battlefield V или работаете в профессиональных приложениях, таких как Autodesk 3DS Max, Adobe Premiere Pro, Lightroom или DaVinci Resolve, ноутбуки с RTX всегда будут обеспечивать максимальную производительность и быстродействие.

Ознакомьтесь с предложениями ноутбуков MSI с новейшей серией NVIDIA GeForce® RTX и специальными предложениями здесь