Tutti gli appassionati di informatica e, in particolare, del mondo relativo all'hardware, sicuramente troveranno nel nome Sound Blaster un simbolo, un punto di riferimento saldo ed incontestabile nell'ambito delle schede audio dedicate al settore desktop del mercato con riferimento ai videogiocatori. Creative fin dall'introduzione della prima scheda audio Sound Blaster e, successivamente con le Sound Blaster Pro e le Sound Blaster 16, ha marchiato a fuoco il suo nome negli annali dell'evoluzione dell'elaborazione audio su personal computer.

Parliamo di un tempo in cui il quadro informatico era ancora incerto e non delineato, in cui il DOS era il sistema operativo per eccellenza per l'architettura x86 e già in quel momento avere una scheda audio Sound Blaster significava assicurarsi la migliore compatibilità e la maggiore qualità possibile con applicazioni e videogames. Pochi erano i concorrenti e tutti si piegarono allo strapotere di Creative sviluppando prodotti che dovevano essere necessariamente “Sound Blaster compatibili”.

Come spesso accade la storia si ripete e, anche con l'avvento di Windows 95 e delle DirectX, Creative ha saputo non adagiarsi sugli allori e rilanciarsi sul mercato confermando la propria creatività ed il proprio valore tecnico e tecnologico con le schede Sound Blaster Live! e la ormai diffusa libreria “Environmental Audio eXtensions”. Molte sono le revisioni di questa API (Application Program Interface) che hanno visto la luce, quasi sempre in concomitanza con un aggiornamento hardware da parte di Creative: ecco quindi vedere le EAX 3 in abbinamento alle Sound Blaster Audigy e le EAX 4 in congiunzione alle Sound Blaster Audigy 2.

Inoltre, esattamente come ai tempi del DOS, i pochi concorrenti nel mercato dei processori audio devono necessariamente rendere compatibili i propri prodotti con le estensioni EAX per non essere tagliati completamente fuori dall'ambito gaming, ambito per cui l'audio posizionale è stato pensato ed ideato.

In questa sede analizziamo la nuova generazione di schede audio Sound Blaster, tutte basate sull'innovativo processore X-Fi, un chip che promette di rivoluzionare questo settore del mercato (in calo in questo ultimo periodo a causa della crescente qualità dell'audio integrato sulle schede madri) grazie a doti eccezionali sia in termini di potenza computazionale, che di programmabilità e flessibilità.

Durante la fase di ricerca e sviluppo del processore audio X-Fi, gli ingegneri di Creative hanno analizzato i punti deboli dell'architettura alla base dei precedenti prodotti al fine di eliminarli o, in caso non fosse possibile, ridurli. Ciò ha richiesto una completa revisione del concetto di “processore audio” il che ha portato all'ideazione e realizzazione di una struttura di calcolo completamente inedita.

Il chip CA20K1, nome in codice di X-Fi, è stato sviluppato inizialmente al Creative's Advanced Technology Center nella Scott's Valley in California da un team denominato VLSI, acronimo che sta per Very Large Scale Integration, termine con il quale si indica l'integrazione di un'elevata potenza di calcolo, un'enorme flessibilità ed avanzate funzionalità nel chip più piccolo ed efficiente possibile ed al minor costo possibile. X-Fi è composto da oltre 51 milioni di transistor, lavora ad una frequenza di 400 Mhz e possiede una potenza di calcolo pari a 10340 MIPS, cioè milioni di istruzioni per secondo, dove per istruzioni si intendono addizioni e moltiplicazioni in virgola mobile. A titolo di confronto, la Sound Blaster Pro, prima scheda audio Creative stereo, eseguiva circa 1 MIPS ed era composto da circa 100.000 transistor, mentre il processore audio alla base della Sound Blaster Live!, l'EMU 10K1, esegue circa 335 MIPS ed è composto da 2 milioni di transistor. La precedente generazione di processori audio Creative alla base delle Sound Blaster Audigy e Audigy 2, possiede una potenza di calcolo pari a 424 MIPS ed è composta da 4,6 milioni di transistor.

I 10340 MIPS all'interno di X-Fi sono così distribuiti: 7310 sono dedicati al SRC (Sample Rate Conversion), 200 ai filtri, 1210 al mixer, 440 al tank e 1180 al DSP. Successivamente analizzeremo in dettaglio ognuna di queste componenti. Ciò che ci preme sottolineare in questo momento è la particolare organizzazione interna realizzata da Creative al fine di incrementare l'efficienza complessiva. Il processore audio X-Fi è dotato di un'architettura denominata Audio Ring che rappresenta un significativo miglioramento rispetto alle classiche architetture viste fino ad ora.

L'architettura dei processori audio convenzionali

Tutti i processori audio convenzionali elaborano un segnale sonoro attraverso una pipeline composta da un determinato numero di elementi special purpose (SRC, filtri e mixer), specializzati in poche specifiche funzionalità ed estremamente efficienti nell'eseguirle, ed un elemento di tipo general purpose denominato DSP (Digital Signal Processor). Nel caso in cui uno degli elementi special purpose non sia in grado di eseguire una determinata operazione, questa può essere delegata al DSP che, tuttavia, non essendo specializzato, risulterà essere poco efficiente (sia in termini qualitativi che velocistici) nell'eseguirla.

L'architettura Audio Ring del processore audio X-Fi

Gli ingegneri Creative, durante la fase di ricerca e sviluppo hanno identificato un grande numero di operazioni comuni presenti all'interno della pipeline di calcolo ed hanno deciso di realizzare una grande quantità di elementi special purpose, affiancati naturalmente ad un potente DSP.

Affinché potesse essere raggiunta la massima efficienza possibile, è stata adottata un'architettura ad anello, l'Audio Ring, che gestisce un traffico di dati pari a 4096 canali audio e consente di effettuare le varie operazioni senza seguire necessariamente un preciso ordine, delegando ogni computazione all'unità specializzata disponibile in quel momento, DSP incluso. Una piccola curiosità: è sorprendente vedere come architetture con bus di comunicazione ad anello stiano spopolando ultimamente visto che oltre a X-Fi, anche la nuova generazione di processori grafici Radeon adotta una soluzione simile dal punto di vista organizzativo, benché differente nelle finalità.

Per la prima volta, inoltre, viene introdotta in un processore audio una componente molto diffusa all'interno dei processori grafici: il memory controller. Le schede audio Sound Blaster X-Fi possiedono tutte un quantitativo di memoria onboard (più o meno corposo a seconda del modello), che ha la funzione di cache, grazie al quale possono contare su una banda passante complessiva superiore a quella fornita dal solo bus PCI o anche alleggerire il traffico di dati su questo bus, liberando, quindi, risorse del personal computer.

Una componente fondamentale per un processore audio è senza ombra di dubbio il Digital Signal Processor al punto che spesso si tende ad identificare la totalità della APU con il DSP. Creative ha da sempre contraddistinto tutti propri prodotti con un'elevata potenza di calcolo a livello di DSP rispetto alla concorrenza. Questa scelta ha portato ad un'occupazione tradizionalmente bassa del processore di sistema nel calcolo dell'audio posizionale il che ha portato le schede audio Sound Blaster a diventare il punto di riferimento nell'accelerazione audio nei videogames.

Naturalmente Creative non poteva rischiare di danneggiare questa sua immagine con l'avvento di X-Fi ed è per questo motivo che ha dotato il suo nuovo processore audio di un Digital Signal Processor chiamato “Quartet”. Tale denominazione è dovuta all'architettura interna di questa componente: il DSP di X-Fi è composto da quattro sotto-processori ognuno in grado di elaborare un thread (processo) separato e dotato a sua volta di due percorsi di dati separati. Ogni sotto-processore possiede, quindi, un'architettura di tipo SIMD (Single Instruction Multiple Data) che gli consente di raddoppiare letteralmente le proprie capacità di calcolo e che risulta essere particolarmente ottimizzata per l'elaborazione di segnali doppi, quadrupli o, in generale, multipli di due, come quelli alla base dei flussi stereo o a più canali. Volendo definire con una sola sigla l'architettura alla base del DSP di X-Fi, questa può essere battezzata TIMD, che sta per Thread Interleaved Multiple Data-path.

Il DSP “Quartet” può eseguire poco meno di 1200 MIPS, senza considerare tutti i calcoli relativi all'indirizzamento ed allo spostamento dei dati in memoria, ed è in grado di utilizzare il risultato di una determinata computazione come input per le istruzioni successive (a patto che siano poco distanti) senza soffrire di alcuno stallo nel percorso di calcolo. L'architettura messa a punto da Creative garantisce anche l'esecuzione di quattro operazioni di spostamento da o verso la memoria per ogni istruzione, oltre a supportare dati in formato fisso o a virgola mobile. L'instruction set, cioè l'insieme di istruzioni compatibili messo a punto da Creative, conta ben 235 istruzioni, molte delle quali sono operazioni dedicate esplicitamente all'elaborazione in virgola mobile, e risulta essere completo e consistente, cioè è in grado di rappresentare ogni possibile caso che si presenta nel calcolo relativo a flussi audio, rendendo il lavoro facile, efficiente e veloce per i programmatori e per il compilatore.

Gli appassionati di audio e i professionisti del settore sicuramente conoscono il termine “sample rate” che nella nostra lingua può essere reso efficacemente come “frequenza di campionamento”. Per i non addetti ai lavori possiamo spiegare questo termine come il numero di valori che un determinato fenomeno assume in un secondo di tempo. In particolare, quando si parla di un flusso audio, nella conversione dall'analogico al digitale, cioè da un flusso continuo ad un flusso discreto di dati, è necessario valutare, o meglio campionare, il flusso con una certa frequenza, la cui unità di misura è l'Hertz. Quando abbiamo un flusso audio digitale ottenuto con una frequenza di campionamento pari a 48 kHz, vuol dire che per ogni secondo abbiamo 48.000 valori di quel suono.

L'elaborazione dell'audio, sia in campo digitale che analogico, prevede in molti casi la necessità di mixare, cioè fondere tra loro, due suoni. In campo analogico tale operazione è eseguita semplicemente sommando tra loro i flussi continui. In campo digitale ciò che è necessario fare non è molto diverso, anche se per sommare tra loro due suoni è necessario che questi posseggano la medesima frequenza di campionamento. Solo in questo modo è possibile far corrispondere ad ognuno dei due valori ottenuti in un determinato istante di tempo, quello risultante. E' necessario, pertanto, eseguire una “sample rate conversion”, cioè convertire un determinato suono digitale da una frequenza di campionamento ad un'altra in maniera da consentire il mixing.

In realtà il mixing è soltanto un'applicazione in cui è necessaria una conversione della frequenza di campionamento. Pensiamo a fenomeni fisici come l'effetto Doppler: quando un oggetto che emette un suono si avvicina o si allontana dal punto di ascolto, il suono si comprime o si dilata nello spazio e nel tempo. I calcoli necessari a simulare tale effetto in ambito digitale non fanno altro che alterare la frequenza di campionamento. Un altro esempio di applicazione in cui torna utile una conversione della frequenza di funzionamento è la compressione di flussi audio: in alcuni casi, come ad esempio per la comunicazione in tempo reale via microfono, può essere utile ridurre la frequenza di campionamento per ottimizzare il traffico di dati, specie nelle connessioni a banda ridotta.

L'interconnessione di dispositivi digitali come computer, palmari, telefoni cellulari, riproduttori multimediali, ecc... è senza ombra di dubbio un fenomeno crescente che può necessitare spesso di una conversione della frequenza di funzionamento dei flussi audio. Spesso questi dispositivi sono dotati di ADC (Analogic to Digital Converter) e/o DAC (Digital To Analogic Converter) lavoranti ad un clock differente da quello proposto in fase di memorizzazione o registrazione ed è, quindi, necessaria una conversione del sample rate, operazione che inevitabilmente porta ad un degrado qualitativo più o meno evidente. I grandi studi di registrazione e riproduzione audio hanno risolto questa problematica adottando una soluzione senza compromessi: tutte le apparecchiature digitali utilizzate lavorano sempre e solo ad una specifica frequenza di campionamento denominata “house sync”. Naturalmente questa soluzione non è esente da problemi. Innanzitutto il costo di queste apparecchiature è solitamente proibitivo in ambito consumer o semi-professionale e gli stessi studi di registrazione in caso di operazioni al di fuori della sede hanno difficoltà nell'adottare apparecchi portatili compatibili con l'house sync. In generale qualsiasi interfacciamento al di fuori della house risulta essere problematico e la conversione della frequenza di campionamento rappresenta l'unica soluzione. La sua importanza è, pertanto, cruciale sia a livello funzionale che a livello qualitativo.

I classici algoritmi di conversione della frequenza di campionamento non sono altro che dei filtri di tipo poly-phase FIR (Finite Impulse Response). Questo algoritmo calcola i nuovi campioni dalla somma dei prodotti dei campioni originali. Maggiore sarà il numero dei prodotti, maggiore sarà la qualità della conversione. Se pensiamo alla conversione come ad un'operazione che identifica determinati punti (campioni) e che traccia una curva che li unisce tra di loro, l'operazione più semplice equivale a tracciare una retta tra questi punti ottenendo una spezzata. Questa operazione corrisponde ad un FIR del secondo ordine e, come è presumibile intuire, degrada notevolmente la qualità del segnale. I convertitori tradizionali eseguono solitamente circa 30 milioni di operazioni aritmetiche al secondo e, nonostante siano di ordine 64, non riescono a raggiungere la qualità offerta dal sample rate converter di X-Fi.

Il processore audio X-Fi possiede ben 256 interpolatori organizzati in un'unica ed inedita architettura a tre stadi. Il primo stadio elabora il segnale originale raddoppiandone la frequenza di funzionamento, il secondo stadio utilizza un filtro poly-phase FIR per produrre una frequenza di funzionamento pari a quattro volte quella desiderata, mentre il terzo e ultimo stadio riduce la frequenza di funzionamento di un fattore pari a quattro ottenendo il risultato finale desiderato. L'obiettivo finale dell'azienda di Creative è arrivare ad una qualità audio limitata solo ed esclusivamente dalla bontà dei ADC e DAC affiancati ad X-Fi, obiettivo lodevole se consideriamo che il più grande limite delle soluzioni Audigy e Audigy 2 è sempre stato il calcolo interno a 48 kHz. Creative dimostra che matematicamente l'algoritmo messo a punto è molto efficiente sia in termini computazionali che qualitativi.

Proviamo ad ipotizzare il funzionamento del sample rate converter di X-Fi inviandogli un segnale a 44,1 kHz e richiedendone uno a 48 kHz. Nel primo stadio la frequenza di campionamento passa da 44,1 kHz a 88,2 kHz, mentre nel secondo viene eseguita, attraverso il filtro poly-phase FIR, una conversione con un fattore pari a 2 * (48 / 44.1) ottenendo una frequenza di campionamento di 192 kHz. Nell'ultimo stadio la frequenza viene ridotta di un fattore quattro, arrivando ai 48 kHz desiderati.

Concludiamo l'analisi del Super Sample Rate Convertor di X-Fi segnalando che per accelerare al massimo tutte le operazioni descritte questa componente è stata dotata di un accesso DMA opzionale (disponibile solo con le schede Fatal1ty e Elite Pro) attraverso il quale può accedere direttamente alla memoria onboard o al bus PCI, funzionalità di vitale importanza nelle applicazioni latency critical, come ad esempio l'hard disk recording attraverso l'API ASIO.

Come già accennato precedentemente, una caratteristica saliente del processore audio X-Fi è la presenza di un controller non solo per la gestione del bus PCI, ma di un interfacciamento anche alla memoria onboard. Tale componente è stata denominata da Creative “X-Fi Transport Engine” e comprende la gestione di un centinaio di canali DMA oltre che naturalmente delle priorità e dell'accesso alla X-RAM.

Così come diversi anni fa i produttori di processori grafici hanno fatto con le schede video, anche Creative ha deciso di introdurre nelle sue schede audio di fascia più elevata un determinato quantitativo di memoria onboard dedicata ad una serie di operazioni. In particolare i 64 MB di X-RAM presenti sulle schede Sound Blaster X-Fi Fatal1ty e Elite Pro consentono alle applicazione di precaricare un maggior quantitativo di dati audio (più suoni o suoni di maggiore qualità) in formato non compresso. Molti sono, infatti, gli sviluppatori che utilizzano formati compressi come OGG o MP3 per gli effetti sonori o le musiche dei propri videogames e, quando non è possibile precaricare tutti questi dati in memoria RAM, durante la sequenza di gioco può accadere che alla richiesta di un nuovo suono, questo debba essere caricato dall'hard disk in memoria di sistema (operazione chiamata paging), decompresso dal processore di sistema (con il conseguente decadimento del frame rate) e poi inviato alla scheda audio attraverso il bus di sistema ed il bus PCI. La X-RAM , invece, garantisce la presenza in formato già decompresso di una maggiore quantità di informazioni audio e, conseguentemente, riduce gli effetti negativi del paging durante l'esecuzione dei videogames in tempo reale (che si manifestano sotto forma di fastidiosi scatti, il cosiddetto fenomeno di stuttering), consentendo di utilizzare più effetti di maggior qualità.

Le schede Sound Blaster X-Fi XtremeMusic e Platinium possiedono un modulo di memoria da 2 MB marcato Samsung (a sinistra), mentre le Sound Blaster X-Fi Fatal1ty e Elite Pro sono dotate di 64 MB di memoria prodotta da Micron.

Le schede Sound Blaster X-Fi Fatal1ty e Elite Pro possiedono 64 MB di memoria onboard e, in particolare, si tratta di un modulo di memoria SDRAM prodotto con un package di tipo TSOP a 54 pin, con una latenza pari a 7,5 ns ed una frequenza di 133 Mhz. Le schede Sound Blaster X-Fi XtremeMusic e Platinium, invece, possiedono solo 2 MB di memoria onboard che, però, non vengono utilizzati come X-RAM, ma solo come cache di appoggio alle operazioni di calcolo del processore audio X-Fi.

Anche se le componenti fino ad ora analizzate sono tra quelle più corpose in termini di potenza di calcolo, le restanti porzioni del processore audio X-Fi non sono da considerarsi meno importanti. Il X-Fi Tank Engine, ad esempio, anche denominato “delay engine”, è quell'unità di calcolo dedicata all'elaborazione di tutti gli effetti che si basano sulla dilatazione o restrizione temporale del suono. Tra questi effetti ne troviamo alcuni di indubbia utilità all'interno del calcolo dell'audio posizionale, come le riflessioni ed il riverbero, e altri che sono adatti anche ad altri scopi come il coro. Con le schede audio viste fino a questo momento questo genere di calcolo è effettuato normalmente dal DSP o, in caso di elaborazione software, dalla CPU di sistema. Creative con X-Fi, invece, ha deciso di implementare un'unità special purpose dedicata a questi effetti in grado di gestire ben 1024 accessi per campione e che possiede un controller separato e specifico per l'indirizzamento verso la memoria: il tutto si traduce in una capacità di calcolo pari a 440 MIPS, escluse le operazioni di accesso alla cache.

Il X-Fi Filter Engine, invece, è dedicato all'implementazione di una serie di effetti che vanno dall'equalizzazione del suono, alla modellizzazione del sistema di casse e che sfociano anche nella virtualizzazione del suono, nell'occlusione, nell'ostruzione e, in generale, nelle operazioni di posizionamento del suono all'interno dello spazio posizionale. Il tutto è stato implementato a livello hardware attraverso ben 512 filtri in grado di gestire dati in virgola mobile e 13 differenti effetti e capaci di sviluppare una potenza di calcolo pari a 200 MIPS.

Il X-Fi Mixer Engine è l'unità attraverso la quale l'architettura Audio Ring è stata resa possibile. La totalità degli elementi innovativi implementati al suo interno è tale da aver permesso a Creative di depositare anche diversi brevetti al riguardo. Per mixer normalmente si intende quella componente delle console audio professionali che fonde i suoni al suo ingresso. Creative ha esteso questo principio di funzionamento al missaggio di tutti i 4096 canali interni gestiti dall'Audio Ring, operazione che richiede un'elevata potenza di calcolo: non è un caso che il solo Mixer Engine del processore audio X-Fi elabora ben 1210 MIPS, più di quanto non sia in grado di fare il solo DSP.

Negli ultimi anni sta prendendo piega nel mondo dell'audio il concetto di “alta fedeltà” la quale, in ambito informatico, si traduce essenzialmente nella capacità di gestire il suono con una frequenza pari a 96 kHz ed una precisione a 24 bit. Il problema principale, tuttavia, non è nella realizzazione dell'hardware in grado di registrare o riprodurre questa risoluzione, ma nella diffusione di standard audio ad alta fedeltà. Al momento attuale, infatti, l'unico standard di riferimento per la musica in alta fedeltà è il DVD Audio con i suoi 24 bit e 96 kHz per le registrazioni multicanale e 24 bit e 192 kHz per quelle stereo. Tale standard, benché sia presente da diversi anni ormai, soffre del problema al quale sono sottoposti tutti gli standard quando devono soppiantare uno già esistente e ampiamente diffuso: la velocità di espansione è estremamente lenta. Questo porta ad una situazione di mercato che vede la presenza di hardware e, in questo caso, schede audio per personal computer in grado di elaborare e riprodurre suono a 24 bit e ad una massiccia presenza di sorgenti audio a 16 bit, come ad esempio i classici CD Audio.

Creative ha studiato attentamente questa problematica ed ha tentato di trovare quella che potrebbe essere definita una soluzione temporanea che farà la felicità di tutti coloro che ascoltano musica o, più in generale, audio a 16 bit: il X-Fi 24 bit Crystalizer.

Il concetto alla base del X-Fi 24 bit Crystalizer è l'estrapolazione a partire da un flusso audio a 16 bit di informazioni supplementari che possono essere utilizzate per convertire questo flusso ai 24 bit. Questa assunzione non è del tutto nuova: molti, infatti, sono gli studi professionali che eseguono opere di recupero, rielaborazione e rimasterizzazione audio partendo da fonti a bassa risoluzione e raggiungendo risultati più che soddisfacenti. Allo stesso modo Creative con il X-Fi 24 bit Crystalizer vuole migliorare l'audio a 16 bit facendo uso del potente DSP a disposizione e cercando di rielaborarlo: quando si converte un suono da 24 bit a 16 bit, si riduce l'ampiezza tra la tonalità più alta riproducibile ed il rumore di fondo. Questo processo riduce la resa di quei suoni prodotti da strumenti che consentono ampie transizioni (ad esempio l'attacco delle percussioni). Naturalmente per eseguire sapientemente questo processo non bisogna enfatizzare qualsiasi suono, ma solo quelli che si ritiene abbiano subito i “tagli” maggiori in fase di conversione a 16 bit ed è qui che entra in gioco il DSP di X-Fi: grazie alle sue eccellenti capacità di calcolo il DSP di X-Fi va alla ricerca di alcuni eventi (essenzialmente ampie modifiche nelle tonalità del suono) analizzando il flusso di informazioni localmente sia a livello di frequenza che di intervalli di tempo.

L'immagine sopra esposta mostra l'andamento di un flusso audio con e senza l'applicazione del X-Fi 24 bit Crystalizer. E' possibile osservare nella zona in rosso che il suono che in precedenza era forte, ma poco definito, è stato enfatizzato, mentre nella zona in blu è evidente che l'enfatizzazione è stata applicata in misura molto più moderata in quanto quella tipologia di suono non necessitava di significative modifiche.

Abbiamo volutamente riprodotto nel nostro laboratorio quanto dichiarato da Creative, registrando una traccia audio con e senza Crystalizer attivato. Come si può notare nell'immagine, racchiuse dai rettangoli rossi notiamo le differenze fra le forme d'onda dello stesso brano senza e con Crystalizer, rispettivamente sopra e sotto.

La percentuale di intervento sul segnale originale è a discrezione dell'utente e nel nostro caso impostato al 75%. Tale valore ci è sembrato il miglior compromesso, poiché per valori superiori l'intervento risultava forse troppo invasivo sulle basse frequenze, mentre per valori inferiori risultava via via impercettibile.

L'ascolto di musica con X-Fi 24 bit Crystalizer ci ha particolarmente soddisfatto: l'impressione ottenuta è che le tonalità più alte siano più pulite e brillanti nell'esecuzione, mentre quelle più basse risultano essere più penetranti ed energetiche, il tutto avviene in tempo reale e si adatta dinamicamente al suono riprodotto, evitando di essere meccanica e statica.

A beneficiare di tale intervento sembra essere soprattutto la sezione ritmica, con charleston/hi-hat più definito e "vicino", rullante più presente e basso più definito e corposo. Non siamo in ogni caso si fronte ad una semplice equalizzazione, in quanto l'intervento sembra non alterare il suono originale, quanto migliorarlo laddove in effetti serve.

Abbiamo registrato grazie alla funzione "quello che senti" del software Audacity una parte di brano, in cui si può sentire la differenza fra l'ascolto con Crystalizer e non. Ovviamente è consigliato l'ascolto con diffusori o cuffie di qualità ad un volume sostenuto; in caso di cuffie scadenti o casse "desktop" da 5 euro o da monitor saranno ben poche le differenze avvertite.

Il brano scelto è "Message in a bottle" dei Police, in cui si può sentire in maniera molto definita la batteria ma soprattutto charleston, rullante e cassa, suonata da uno Stewart Copeland in gran forma, sempre pulito e preciso.

Il brano inizia senza Crystalizer, che entra al secondo numero 3 dello spezzone di brano. Verrà disinserito al secondo 17 circa, per poi essere reinserito al secondo 22.

Lo spezzone è in formato wav a 16 bit e 44.100 Hz stereo, 4,64 MB per 27 secondi. Per salvare basta un click sul tasto destro del mouse (per destrorsi) e salvate l'oggetto con nome, registra con nome o scarica documento collegato per utenti Mac.

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La tecnologia CMSS-3D (Creative Multi Speaker Surround 3D) non è una novità legata alle schede Sound Blaster X-Fi, ma è presente nei prodotti Creative da diverse generazioni e ciò che è stato effettuato in occasione della presentazione di X-Fi è affinare tale tecnologia sfruttando le capacità tecniche e tecnologiche dei nuovi prodotti.

La tecnologia CMSS-3D ha l'obiettivo di immergere l'ascoltatore all'interno di uno spazio sonoro avvolgente e, affinché tale scopo possa essere perseguito in tutte le situazioni, si compone di tre differenti algoritmi: CMSS-3DHeadphone, CMSS-3DVirtual e CMSS-3DSurround. Prima di analizzare queste tre differenti modalità è bene chiarire che la tecnologia CMSS-3D è stata sviluppata per regalare una migliore esperienza d'ascolto senza però stravolgere il suono che viene riprodotto. Ecco quindi che alla base di questa funzionalità ci sono tre fondamentali assunzioni:

• Abilitando la tecnologia CMSS-3D lo scopo comunicativo dell'autore o del produttore del suono devono rimanere intatti: il timbro ed il bilanciamento tra i vari strumenti non possono essere modificati;
• Gli algoritmi CMSS-3D non devono degradare la qualità del segnale audio introducendo modifiche o rumori di fondo non presenti in fase di registrazione;
• Disabilitando l'algoritmo CMSS-3D selezionato, l'utente deve rilevare un importante degrado nelle qualità spaziali del suono.

Il CMSS-3DHeadphone è dedicato a tutti coloro che adorano ascoltare musica, vedere film, giocare o, più in generale, udire qualsiasi suono riprodotto dal personal computer attraverso le cuffie per necessità (pensiamo al cosiddetto “popolo della notte” che spesso si fionda in sfide videoludiche all'ultimo sangue mentre gli altri membri della famiglia dormono ) o, semplicemente, per preferenza.

La maggioranza dei file sonori in formato stereo sono prodotti avendo in mente una disposizione degli altoparlanti che prevede due diffusori disposti frontalmente rispetto all'utente. Nel momento in cui ascoltiamo questi stessi file con una cuffia, la separazione dei canali diventa difficoltosa in quanto il suono è proiettato direttamente all'interno della mente umana. L'obiettivo dell'algoritmo CMSS-3DHeadphone è ricostruire il suono allo stesso modo con cui viene normalmente percepito dal nostro orecchio attraverso due diffusori. Per fare ciò Creative si affida ad avanzati filtri di HRTF (head-related transfer functions – funzioni di trasferimento relative alla testa) basati sulla tecnologia Aureal e Sensaura e che consentono di esternalizzare e frontalizzare il suono, preservandone il timbro. Inoltre, per eliminare il senso di limitazione spaziale del suono, vengono aggiunte delle piccole riflessioni ambientali per emulare ciò che normalmente accade quando si ascolta il suono a partire da due diffusori. Tutto ciò incrementa il senso di immersione all'interno dell'ambiente sonoro riducendo la fatica che può sorgere da un ascolto convenzionale. Naturalmente, se abbinato ad un videogame facente uso delle estensioni EAX, l'algoritmo CMSS-3DHeadphone applica il tutto tenendo anche conto delle caratteristiche ambientali del mondo virtuale che caratterizza il videogame stesso.

L'algoritmo CMSS-3DVirtual, invece, è dedicato a tutti coloro che, avendo a disposizione un sistema di altoparlanti con due soli diffusori, non vogliono rinunciare all'esperienza avvolgente che l'audio posizionale è in grado di regalare. Anche in questo caso sono utilizzate tecniche di HRTF in abbinamento ad altri filtri come il crosstalk canceler e l'ambience extraction grazie ai quali il suono viene letteralmente posizionato attorno all'ascoltatore e caratterizzato a seconda dell'ambiente in cui ci si trova.

L'algoritmo CMSS-3DSurround va incontro a chi possiede un sistema di altoparlanti con più di due diffusori ed intende sfruttarlo appieno anche durante l'ascolto di sorgenti sonore stereo. Affinché ciò sia possibile è necessario effettuare un'operazione denominata upmix, cioè, seguendo determinati algoritmi, si distribuiscono i due canali della sorgente in tutti gli altoparlanti disponibili.

L'upmix tradizionale

Le tecniche di upmixing tradizionali utilizzate nelle prime sale cinematografiche a più canali e sorgente stereo elaborano il suono in questo modo: il canale centrale è ottenuto mediante somma di quelli destro e sinistro, mentre il canale surround (cioè quello posteriore e laterale) è definito in quanto differenza tra quello destro e sinistro. Questa procedura è efficiente quando il suono possiede un unico elemento dominante (un dialogo o un unico effetto), mentre porta ad una confusione quando troviamo più elementi dominanti (più strumenti forti in una composizione musicale).

L'upmix di X-Fi

Creative ha ideato una tecnica basata su una serie di suoi brevetti che prevedono essenzialmente l'uso di un procedimento basato sull'analisi delle frequenze per identificare i vari elementi dominanti all'interno del suono in maniera simile a quanto fa l'apparato uditivo umano e di molti altri mammiferi. Oltre a questa operazione, l'algoritmo CMSS-3DSurround esegue anche una separazione tra quello che è considerato suono ambientale e quello primario. Grazie a queste tecniche le schede X-Fi estrapolano i suoni dispersi nell'ambiente, assegnati ai canali surround, e quelli relativi al canale centrale. Nel complesso l'opera di upmixing così eseguita porta ad un audio spaziale in grado di mantenere ben definiti i suoni primari da quelli ambientali, regalando all'ascoltatore un senso di immersione ed evitando di sentire un suono confuso.

Le schede audio Sound Blaster X-Fi sono rivolte ad un pubblico estremamente vasto e, viste le numerose funzionalità di cui dispongono, sono in grado di soddisfare un ampio ventaglio di applicazioni. Affinché il processore audio X-Fi possa disporre sempre di risorse ottimizzate per ogni ambito di utilizzo, Creative ha previsto tre diversi scenari d'uso, gaming, entertainment e creation, ognuno ottimizzato nelle funzionalità per soddisfare una particolare famiglia di applicativi.

La modalità gaming, come del resto il nome già fa ben comprendere, è stata ideata e progettata per soddisfare appieno le esigenze dei videogiocatori più estremi. Tra queste esigenze sicuramente quella che riveste un'importanza cruciale è il frame rate, cioè essenzialmente le prestazioni ed è per questo motivo che tutte le funzionalità atte ad ridurre al minimo l'occupazione della CPU sono abilitate a discapito di altre che privilegiano la qualità. Le Sound Blaster X-Fi in questa modalità sono oltre 10 volte più veloci delle Sound Blaster Audigy nell'avvio dei suoni da riprodurre, il driver WDM è ottimizzato per un accesso PCI di tipo scatter-gather che riduce l'occupazione delle risorse del sistema, il driver OpenAL è particolarmente rapido in tutte le operazioni di caricamento e gestione e non richiede in alcuna operazione l'ausilio della CPU.

La modalità entertainment, invece, è progettata per un utilizzo meno interattivo del personal computer come l'ascolto di musica o la visione di film su DVD, in cui le prestazioni non rivestono un ruolo predominante, pur essendo importanti per le operazioni di decodifica da parte del processore X-Fi dei flussi Dolby Digital e DTS, e dove la qualità in riproduzione è fondamentale: tutte le schede audio Sound Blaster X-Fi supportano una risoluzione pari a 192 kHz e 24 bit in modalità stereo e 96 kHz e 24 bit in modalità multicanale.

La modalità creation, infine, è la più indicata in ambito di registrazione a livello amatoriale e semiprofessionale, specie con applicazioni facenti uso di driver ASIO. In questa modalità le Sound Blaster X-Fi supportano, attraverso il driver ASIO, timings estremamente aggressivi, una precisione a 24 bit ed una frequenza di campionamento pari a 44.1, 48, 88.2 e 96 kHz senza alcuna occupazione della CPU. Il sintetizzatore hardware, inoltre, elabora il suono sempre a 24 bit, anche nelle operazioni di conversione della frequenza di campionamento e nell'applicazione di tutti i filtri supportati. Le schede Sound Blaster X-Fi in questa modalità supportano anche la riproduzione MIDI posizionale, denominata 3D MIDI.

La vasta dotazione software fornita a corredo delle schede Creative X-Fi comprende un pannello per una gestione intuitiva della grande quantità di funzionalità offerte dalla periferica. Le tre modalità di utilizzo spiegate in precedenza possono essere facilmente communtate fra loro in diversi modi, fra cui quello diretto tramite un pulsante dirrettamente accessibile dal pannello della modalità corrente.

La modalità "Intrattenimento" mette a disposizione quelle che sono le funzionalità più comunemente usate durante la fruizione di materiale audio o video. Spiccano nel pannello centrale il grosso controllo di volume e quelli pù piccoli per la regolazione delle tonalità alte e basse. Una serie di icone invece permette di attivare i vari effetti di cui la scheda dispone, la regolazione della curva di equalizzazione fine ed ovviamente la configurazione del set di altoparlanti. L'icona THX, che permette di impostare al meglio la propria configurazione di casse (ma anche cuffie), serve proprio a questo scopo.

Come è possibile notare dall'immgine, è possibile selezionare il proprio set di diffusori, mentre per il corretto collegamento dei cavi viene incontro una utile e chiara guida ad immagini. E' inoltre possibile testare una per una le singole casse nell'immagine a destra per poter controllare immediatamente se il collegamento è avvenuto in maniera corretta.

Così come per altre soluzioni simili, anche X-Fi mette a disposizione all'interno del pannello di impostazione THX la possibilità di indicare la distanza dei diffusori dal punto di ascolto, al fine di avere una regolazione relativa dei volumi e degli effetti tarato su misura per le proprie esigenze.

La modalità "Creazione Audio" è sicuramente molto interessante, anche se necessita di una certa pratica per poterne apprezzare le funzionalità. Il pannello messo a disposizione dell'utente serve per configurare entrate e uscite, ASIO, parametri per il 3DMIDI e altro ancora, il tutto in una veste grafica che richiama un tradizionale mixer. Ovviamente non mancano anche in questo caso tutti i menù di impostazione.

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Per piccoli lavori di registrazione stereo è possibile utilizzare il registratore sul pannello stesso, posizionato nella parte bassa a destra. Qualora le esigenze fossero maggiori, viene in ogni caso fornita in dotazione una versione di Steinberg Cubase LE, Wavewlab Lite e Amplitude LE, per la realizzazione di materiale audio multitraccia e multicanale e per la simulazione di amplificatori e set di cabinet più tipici del panorama rock moderno e non, speciifci per chitarristi e bassisti.

Le caratteristiche tecniche ed il software a corredo permettono senza dubbio di realizzare prodotti di qualità, tali da accontentare l'utente anche molto evoluto che si diletta nelle registrazioni casalinghe multicanale. Il modulo esterno fornito con la versione Elite Pro inoltre mette a disposizione connettori e controlli decisamente più comodi rispetto alla versione senza box esterno.

La modalità "giochi" permette di impostare comodamente tutti i parametri utilizzati dal videogiocatore evoluto. Da segnalare sicuramente la label con il mixer e soprattutto quella relativa al CMSS-3D.

La parte bassa del pannello permette di impostare il sistema di altoparlanti o di cuffie, come già visto in precedenza. Non manca un volume master a schermo, per la regolazione del volume generale di uscita.

Molto importante in ambito gaming la possibilità di attivare la funzione CMSS-3D, in grado di rendere con una buona dose di realismo l'audio multicanale "surround" anche in cuffia. A parte qualche limite nella simulazione dei canali frontali, il suono risulta davvero avvolgente e definito nella percezione ambientale. I vantaggi di tale soluzione sono ovviamente enormi, poiché di fatto costituisce un'alternativa credibile ai sistemi ingombranti multicanale, oltre a risolvere il problema di chi gioca nelle ore serali e notturne e non è nelle condizioni di poter sfruttare i benefici dei diffusori multicanale per ovvi problemi di disturbo al vicinato (anche a basso volume, il subwoofer crea non pochi problemi in tal senso).

La nuova famiglia di schede audio Creative Sound Blaster X-Fi si compone di quattro membri, ognuno dedicato ad una specifica fascia di mercato: Sound Blaster X-Fi Xtreme Music, Sound Blaster X-Fi Platinum, Sound Blaster X-Fi Fatal1ty FPS Edition e Sound Blaster X-Fi Elite Pro.

La Sound Blaster X-Fi Xtreme Music è la scheda audio destinata a soppiantare la Sound Blaster Audigy 2 ZS ed è dedicata al mercato di fascia più bassa a cui si rivolge la nuova tecnologia X-Fi. Il prodotto è composto unicamente dalla scheda PCI che presenta tre uscite analogiche di tipo jack da 3,5 mm attraverso le quali è possibile collegare un sistema di altoparlanti dotato di un numero di diffusori che va da due ad otto. E' disponibile anche un connettore per l'ingresso line-in, microfono o digitale denominato FlexiJack, anch'esso in formato jack da 3,5 mm . E' disponibile anche un ingresso analogico via molex da 4 pin sul PCB della scheda ed un collegamento da 26 pin AD Link utile in caso di upgrade. Le specifiche dichiarate in termini di rapporto segnale/rumore del DAC è pari a 109 dB, mentre il rapporto segnale/rumore dell'elaborazione interna è di 136 dB. Naturalmente, come per tutti i prodotti Sound Blaster X-Fi, anche la Xtreme Music è certificata THX e ciò significa che ha passato tutti i severi test relativi alla risposta in frequenza, alla distorsione armonica ed al rapporto segnale/rumore definiti dalla società di George Lucas.

La Sound Blaster X-Fi Platinum si differenzia dalla sua sorella minore essenzialmente per la presenza di un rack interno da montare in un alloggiamento da 5 pollici , gli stessi utilizzati per i lettori ottici. La scheda PCI è identica a quella vista con la versione Xtreme Music, mentre il rack garantisce la presenza di un maggior numero di ingressi ed uscite posti in comoda posizione frontale rispetto al case del personal computer: un ingresso ed un'uscita digitale coassiale SPDIF, due ingressi analogici in formato RCA, un ingresso ed un'uscita digitale ottica TOSLink, un ingresso ed un'uscita MIDI, una manopola per il controllo del volume dell'ingresso del microfono ed una manopola per il controllo del volume dell'uscita cuffie. Incluso nella dotazione è presente anche un telecomando che, attraverso l'apposito software fornito a corredo, può essere programmato per l'uso con differenti applicazioni multimediali. Le caratteristiche qualitative restano le medesime viste per la versione Xtreme Music.

La Sound Blaster X-Fi Fatal1ty FPS Edition è la versione espressamente dedicata ai videogiocatori più esigenti ed è per questo motivo che, a tutte le funzionalità e le connessioni disponibili con la versione Platinium, questa aggiunge anche il supporto alla tecnologia X-RAM che riduce i valori di occupazione della CPU durante l'elaborazione dell'audio posizionale. Dotazione e caratteristiche qualitative immutate rispetto alle versioni Platinium e Xtreme Music.

La Sound Blaster X-Fi Elite Pro, infine, è la scheda audio Creative rivolta ad un pubblico amatoriale o semiprofessionale che intende eseguire operazioni di registrazione e di produzione musicale. Poiché è rivolta ad ambiti applicativi dove la qualità del suono riveste un'importanza cruciale, la Sound Blaster X-Fi Elite Pro è composta da una scheda PCI ed un rack esterno che, contrariamente a quanto avviene con quelli interni, è immune da tutti i disturbi elettromagnetici presenti nel case di un personal computer. A questo Creative ha aggiunto anche l'adozione di un DAC di qualità superiore (rapporto segnale/rumore pari a 116 dB), oltre naturalmente a tutte le funzionalità (X-RAM compresa), gli ingressi e le uscite viste con le versioni meno dotate.

Abbiamo ricevuto in redazione due schede Sound Blaster X-Fi: la Xtreme Music e la Elite Pro. Questo ci ha consentito di valutare sia la qualità offerta da tutte le versioni ( la Platinium e la Fatal 1ty FPS Edition hanno le stesse caratteristiche tecniche della Xtreme Music), che l'impatto sulle prestazioni dei videogames del nuovo processore audio X-Fi sia in presenza che in assenza di X-RAM.

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music

Sound Blaster X-Fi Elite Pro

Osservando le fotografie delle schede PCI possiamo notare come il processore audio X-Fi abbia dimensioni decisamente inferiori rispetto all'Audigy 2, nonostante possegga un numero di transistor di oltre dieci volte superiore: questo è dovuto alla scelta di un processo produttivo più raffinato da parte di Creative, scelta condivisibile vista la complessità del chip. Entrambe le schede hanno un PCB piuttosto esteso e posseggono un elevato numero di elementi discreti concentrati specie attorno al DAC (Digital to Analogic Converter). Quest'ultima componente, di importanza cruciale in termini qualitativi per le uscite analogiche, rappresenta anche il primo elemento di distinzione tra la Xtreme Music e la Elite Pro. La prima monta un chip Cirrus Logic CS4382 che supporta una risoluzione di 24 bit e 192 kHz con un range dinamico pari a 114 dB, mentre la seconda monta quattro piccoli chip Cirrus Logic CS4398, uno per ogni segnale stereo in uscita (quattro in tutto), che supportano una risoluzione di 24 bit e 192 kHz con un range dinamico di 120 dB. Ricordiamo che il dynamic range, o range dinamico, altro non è che la quantità di rumore in presenza di segnale: ad un numero superiore di dB corrisponde una maggiore pulizia del suono. Creative ha, quindi, deciso di privilegiare al massimo la qualità per la Sound Blaster X-Fi Elite Pro, sacrificando la compattezza del design.

L'ADC Wolfson WM8775	Il DAC Cirrus Logic CS4382
I quattro DAC Cirrus Logic CS4398
L'ADC AKM AK5394A

Scelta analoga, ma ancora più significativa a livello qualitativo, è stata effettuata per l'ADC (Analogic to Digital Converter), cioè quella componente che traduce un segnale in ingresso da analogico a digitale e, pertanto, fondamentale per garantire un suono pulito in fase di registrazione. La Sound Blaster X-Fi Xtreme Music monta un ADC Wolfson WM8775 che include un mixer da quattro canali analogici in input e un ADC dal rapporto segnale/rumore pari a 102 dB e risoluzione massima di 96 kHz e 24 bit. La Sound Blaster X-Fi Elite Pro, invece, è dotata di un ADC AKM 5394A da 192 kHz e 24 bit e con rapporto segnale/rumore di ben 123 dB.

Il rack esterno della Sound Blaster X-Fi Elite Pro, inoltre, possiede a sua volta altri due chip dedicati alle uscite ed agli ingressi analogici: l'ADC è un Texas Instrument PCM1804 stereo con rapporto segnale/rumore pari a 111 dB e risoluzione di 24 bit e 192 kHz, mentre il DAC è un Cirrus Logic CS4392 con range dinamico di 114 dB e la medesima risoluzione.

Come già anticipato nel paragrafo precedente, le schede PCI di tutti i prodotti appartenenti alla famiglia X-Fi sono dotate di un jack da 3,5 mm (chiamato FlexiJack), dedicato all'ingresso analogico, al microfono o all'ingresso digitale, e di tre uscite analogiche delle quali, quella dedicata ai diffusori frontali può essere utilizzata anche per dispositivi passivi come le cuffie in quanto è di tipo stereo, mentre le restanti due sono a tre canali. In questo modo tutte le Sound Blaster X-Fi supportano sistemi di altoparlanti 7.1 utilizzando soli tre jack e restando compatibili con i sistemi 5.1.

Il rack esterno della Sound Blaster X-Fi Elite Pro presenta moltissimi ingressi e uscite. Sul lato frontale possiamo notare due ingressi su jack da 6,35 mm dotati di potenziometri per il volume di registrazione: il primo funge da ingresso analogico ausiliario o anche da ingresso con alta impedenza (utile per chi suona la chitarra elettrica), mentre il secondo è dedicato al microfono. Anche il lato posteriore vede la presenza di un ingresso analogico, in questo caso dotato di correzione RIAA (una preamplificazione che esalta le frequenze basse e riduce quelle alte), fondamentale per il collegamento di vecchi giradischi in vinile sia per la registrazione (e conseguente trasformazione in digitale), che per il semplice ascolto di musica. Sono, inoltre, disponibili ingressi e uscite MIDI, digitali ottiche TOSLink e digitali coassiali SPDIF.

L'installazione di entrambe le schede audio non ha richiesto particolari attenzioni: una volta montata la periferica correttamente, Windows XP l'ha individuata come hardware sconosciuto e, inserendo il CD fornito a corredo, possiamo procedere all'installazione dei driver. Completata questa fase è necessario riavviare il sistema operativo che, ci propone immediatamente un logo introduttivo di sicuro effetto ed un wizard per la configurazione del sistema di altoparlanti.

Di default la modalità selezionata è “entertainment” e lo stile del pannello di configurazione della scheda Sound Blaster X-Fi è simile a quello di un sistema hi-fi, con tanto di pomelli dedicati alla regolazione del volume, degli alti e dei bassi. Naturalmente è possibile accedere anche a tutta una serie di funzionalità come il CMSS 3D, il 24 bit Crystalizer, l'equalizzatore, il mixer, la gestione degli altoparlanti, dell'uscita digitale e della codifica Dolby Digital e DTS. Attraverso un piccolo pulsante in basso a sinistra è possibile cambiare la modalità di funzionamento.

Usando la modalità “audio creation” l'interfaccia si trasforma letteralmente in un mixer grazie al quale è possibile gestire non solo il volume di ogni ingresso/uscita, ma anche applicargli fino a quattro effetti. Si apre l'accesso anche ai settaggi relativi ai driver ASIO fondamentali per una registrazione in tempo reale con latenze bassissime, oltre che al MIDI 3D.

La modalità “game”, invece, offre un aspetto decisamente più sobrio, con accesso immediato alle funzionalità CMSS 3D, 24 bit Crystalizer, equalizzazione e mixer, oltre che alla configurazione degli speaker e della riproduzione delle frequenze più basse.

Di seguito vi proponiamo un riepilogo delle caratteristiche tecniche di tutte le schede audio prese in considerazione nelle nostre misurazioni qualitative e velocistiche.

La tabella evidenzia come le schede Sound Blaster X-Fi insieme alla Aureon 7.1 Space, siano le uniche del lotto ad elaborare il suono internamente a 24 bit e 192 kHz. Le restanti soluzioni non sono in grado di superare i 48 kHz e, nel caso delle Sound Blaster di vecchia generazione, tale frequenza di campionamento rappresenta un caratteristica fissa: nell'elaborazione di un segnale a 44.1 kHz, le Sound Blaster Audigy 2 devono necessariamente ricampionare il segnale a 48 kHz, applicare eventuali effetti, e ricampionarlo a 44.1 kHz. Alcuni dei test qualitativi proposti mostreranno come tale comportamento determini un decremento qualitativo per segnali con frequenza differente da 48 kHz.

Un'altra interessante caratteristica è rappresentata dalla risoluzione delle uscite analogiche: solo la Aureon 7.1 Space supporta audio a 24 bit e 192 kHz anche in modalità 7.1. Creative ha deciso di non supportare tale risoluzione per configurazioni superiori alla diffusione stereo in quanto non esistono formati audio in grado di avvalersene. Gli stessi DVD-Audio, infatti, sono caratterizzati al più da un segnale audio stereo a 24 bit e 192 kHz oppure uno multicanale a 24 bit e 96 kHz, entrambi pienamente compatibili con le Sound Blaster Audigy 2 e X-Fi.

I test sono stati avviati a sistema operativo pulito, senza nessuna applicazione in background. Qualsiasi controller aggiuntivo presente (firewire, serial ata, audio, lan, ecc…) è stato disattivato dal BIOS. L’unico software installato è il pacchetto di benchmark selezionato.

Pacchetto benchmark

3DMark 2003

Normalmente utilizzato per valutare le prestazioni di una scheda video, questo benchmark sviluppato da FutureMark contiene anche alcuni test dedicati alla valutazione dell’impatto sulle prestazioni di una scheda audio con l’uso di 24 e 60 canali Direct Sound 3D.

RightMark Audio Analyzer 5.5

Il RightMark Audio Analyzer è un progetto open source sviluppato dai siti iXBT.com e Digit-Life. Utilizzare questo programma è molto semplice: è sufficiente collegare l’uscita analogica/digitale all’entrata analogica/digitale. Nel caso siano presenti più uscite analogiche, vengono prese in considerazione quelle frontali. In questo modo il software elabora ciò che viene riprodotto e valuta l’intero percorso di riproduzione/registrazione della scheda audio.

Attraverso una serie di test elettroacustici questo strumento analizza diversi parametri di una scheda audio:

• Frequency Response
  La curva della risposta in frequenza mostra la qualità di riproduzione che ha una scheda audio a tutte le frequenze che l’orecchio umano è capace di ascoltare (da 20 Hz a 20 kHz). Il comportamento ideale consiste nell’avere una linea piatta che corrisponde ad ottenere una riproduzione corretta sia per i suoni alti che per quelli bassi.
• Noise Level
  In questo caso il risultato fornito altro non è che il livello di rumore di fondo che la scheda audio riproduce in assenza di segnale. Si tratta di un parametro importante perché consente di valutare la bontà del disegno dei circuiti e delle componenti discrete utilizzate.
• Dynamic Range
  Simile al precedente come concezione anche se in questo caso il livello di rumore è misurato in presenza di un segnale debole. Il risultato è indicativo della qualità del suono che il processore audio ed il codec sono in grado di fornire.
• Total Harmonic Distortion (THD)
  Il THD valuta la quantità di distorsione che una scheda audio genera durante la riproduzione di un segnale di notevole ampiezza. Questo valore è misurato in percentuale ed è molto importante ai fini della qualità del suono. Per sua natura questa componente è influenzata più dalla capacità di gestione del processore audio che non dal tipo di DAC/ADC.
• Intermodulation Distortion (IMD)
  Si tratta nuovamente di un rilevamento della distorsione anche se tale misurazione avviene in presenza di due segnali piuttosto complessi. Il suo risultato non è importante per quelle schede audio dedicate ai videogame in quanto è piuttosto difficile cogliere tale distorsione con un suono non melodico. Questo parametro è fondamentale, invece, per chi fa musica a livello semiprofessionale e professionale.
• Stereo Crosstalk
  Quest’ultimo parametro dà informazioni riguardo la capacità di una scheda audio di mantenere il segnale di un canale isolato da quello di un altro. Un cattivo risultato corrisponde ad ottenere un suono non-stereo il che, conseguentemente, si traduce in una totale perdita della spazialità.

RightMark 3D Sound 2.0

Questo programma si compone di tre differenti strumenti che complessivamente valutano la capacità di una scheda audio nell’accelerare il suono in modalità Direct Sound 2D, Direct Sound 3D e EAX 2.0.

Il RightMark 3DSound: Positioning Accuracy test riproduce una serie di suoni in modalità Direct Sound 3D, EAX 2.0, EAX 3.0 e EAX 4.0 consentendoci di valutare il corretto posizionamento dell’audio posizionale.

Il RightMark 3DSound: CPU Utilization test misura l’occupazione del processore durante la riproduzione di un determinato numero di canali in modalità Direct Sound 2D, Direct Sound 3D e EAX 2.0.

L’ultimo, il RightMark 3DSound DataAnalyzer, è un programma di analisi statistica dei risultati ottenuti con il CPU Utilization.

NFORCE 4 Integrato
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Live!
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 2 ZS
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 4 Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Aureon 7.1 Space
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Elite Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

La valutazione della risposta in frequenza di una scheda audio è fondamentale per verificare la corretta riproduzione del suono su tutto lo spettro audio udibile dall'uomo.

Un cattivo esempio di risposta in frequenza lo possiamo osservare con l'audio integrato di NFORCE 4 e la scheda Sound Blaster Live!. In questi casi, infatti, sia utilizzando una risoluzione di 44 kHz che si 48 kHz, otteniamo una curva di risposta in frequenza caratterizzata da forti oscillazioni. Ricordiamo che il risultato ideale in questo test consiste in una retta parallela all'asse delle X in corrispondenza di +0 dB per entrambi i canali (destro e sinistro). L'audio integrato di NFORCE 4 mostra non solo una difformità tra canale destro e sinistro, ma anche un abbassamento del volume di riproduzione alle frequenze basse che arriva ad un -2.5 dB. Decisamente migliore il risultato delle Sound Blaster Audigy 2 ZS e Audigy 4 Pro, soprattutto utilizzando una frequenza di 48 kHz, quella nativa del processore audio Audigy.

Raggiungono quasi la perfezione i valori delle schede Aureon 7.1 Space, Sound Blaster X-Fi Xtreme Music e Sound Blaster X-Fi Elite Pro con un leggero vantaggio per queste ultime e, in particolare, per la versione più costosa, anche se stiamo parlando di differenze minime.

Noise Level

NFORCE 4 Integrato
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Live!
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 2 ZS
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 4 Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Aureon 7.1 Space
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Elite Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Dynamic Range

NFORCE 4 Integrato
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Live!
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 2 ZS
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 4 Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Aureon 7.1 Space
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Elite Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

I risultati relativi al livello di rumore ed al range dinamico, misurati in decibel, sono fondamentali per la pulizia del suono in tutte le situazioni. Dal punto di vista tecnico questi aspetti dipendono dall'intero design elettronico della scheda audio, dalla scelta delle componenti discrete e dal trattamento del segnale.

Ancora una volta l'audio integrato NFORCE 4 mostra i peggiori risultati, con un rumore di fondo ed un range dinamico non particolarmente esaltanti, superati anche dalla vetusta Sound Blaster Live!. Su un piano decisamente più elevato troviamo, invece, la Sound Blaster Audigy 2 ZS, seguita dalla Sound Blaster X-Fi Xtreme Music, dalla Aureon 7.1 Space e dai due pesi massimi: la Sound Blaster Audigy 4 Pro e la Sound Blaster X-Fi Elite Pro. Se escludiamo la Sound Blaster Audigy 2 ZS che è leggermente più indietro, le restanti propongono tutte un rumore di fondo ed un range dinamico di altissimo livello.

Total Harmonic Distortion

NFORCE 4 Integrato
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Live!
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 2 ZS
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 4 Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Aureon 7.1 Space
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Elite Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Intermodulation Distortion

NFORCE 4 Integrato
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Live!
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 2 ZS
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 4 Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Aureon 7.1 Space
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Elite Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sia la Total Harmonic Distortion (THD) che la Intermodulation Distortion (IMD) valutano la quantità di distorsione (espressa in percentuale) presente nel segnale trattato da una scheda audio. Tale misura è particolarmente dipendente dalla qualità del processore audio in quanto è proprio al suo interno che questo genere di distorsione viene generata.

L'audio integrato NFORCE 4 è nuovamente il peggiore del lotto con una IMD che è leggermente sotto lo 0,3%. Meglio riesce a fare la Sound Blaster Live! superata da tutti gli altri prodotti. Eccellenti i risultati delle nuove Sound Blaster X-Fi che fanno registrare percentuali di distorsione estremamente bassi sia nella THD che nella IMD.

NFORCE 4 Integrato
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Live!
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 2 ZS
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 4 Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Aureon 7.1 Space
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Elite Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

In questo paragrafo vi riproponiamo il test relativo alla Intermodulation Distortion focalizzando l'attenzione alla frequenza di 10 kHz. Questo test fa parte del pacchetto messo a punto da RightMark Audio Analyzer e mostra risultati molto interessanti: tutti i processori audio considerati che elaborano internamente il segnale a 48 kHz sono costretti ad eseguire al loro interno una Sample Rate Conversion quando deve essere trattato audio a 44.1 kHz e, in tal caso, il valore di distorsione a 10 kHz è molto elevato. L'audio integrato NFORCE 4 fa registrare oltre il 5% di distorsione, la Sound Blaster Live! si attesta attorno al 2,9%, mentre le Sound Blaster Audigy 2 misurano il 3,4%. Da notare come con questi processori audio la distorsione diminuisce radicalmente quando si usa un segnale a 48 kHz, lo stesso utilizzando nei calcoli interni. Il processore Envy24-HT di VIA ed il nuovo X-Fi di Creative, invece, non soffrono di questa problematica e fanno registrare sempre ottimi risultati.

NFORCE 4 Integrato
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Live!
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 2 ZS
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster Audigy 4 Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Aureon 7.1 Space
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Xtreme Music
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Sound Blaster X-Fi Elite Pro
44 kHz, 16 bit
48 kHz, 16 bit

Lo stereo crosstalk non misura altro che la capacità di mantenere ben separati i segnali relativi al canale destro e sinistro di una sorgente audio stereo. Su questo risultato incide sia la bontà del processore audio che dell'intero disegno elettronico della scheda audio.

Benché nessuno dei prodotti considerati abbia fatto registrare un risultato particolarmente negativo, è interessante far notare che tradizionalmente, fin dalla Sound Blaster Live!, le schede audio Creative possiedono un'ottima separazione dei segnali, migliore sia dell'audio integrato NFORCE 4 che della Aureon 7.1 Space di Terratec.

In questa sede valutiamo la qualità che le nuove proposte Creative sono in grado di garantire utilizzando una sorgente audio a 24 bit con frequenza a 48 kHz e 96 kHz.

Con nostra grande sorpresa i migliori risultati ottenuti nel rapporto segnale/rumore e nel range dinamico sono stati quelli della Sound Blaster Audigy 4 Pro. Relativamente, invece, ai valori di distorsione e di risposta in frequenza, la Sound Blaster X-Fi Elite Pro non ha rivali. Ottimi anche i risultati della Sound Blaster X-Fi Xtreme Music, leggermente migliore della Aureon 7.1 Space. Più indietro, invece, la Sound Blaster Audigy 2 ZS, in quasi tutti i campi.

Il pacchetto di benchmark RightMark dedicato all'audio comprende anche un software per la valutazione dell'occupazione della CPU durante la riproduzione di un determinato numero di fonti audio attraverso il Direct Sound, il Direct Sound 3D ed il Direct Sound 3D in congiunzione con le estensioni EAX 2.0.

Come era lecito aspettarsi, vista l'enorme potenza di calcolo del nuovo processore audio X-Fi, le schede Sound Blaster X-Fi sono le migliori in termini di occupazione della CPU in tutte le situazioni considerate. Buoni anche i valori fatti registrare dalle restanti schede audio Sound Blaster a riprova del target videoludico dei prodotti Creative. L'ultima posizione della classifica è contesa dalla Aureon 7.1 Space o dall'audio integrato NFORCE 4 a seconda del numero di fonti di audio posizionale prese in considerazione.

Anche il 3DMark03 di FutureMark propone tra i suoi vari test anche una serie dedicata alla valutazione dell'occupazione della CPU durante la riproduzione Direct Sound 3D a fonti multiple. In particolare viene visualizzata una scena tridimensionale ricca di effetti sonori in maniera da riproporre una situazione simile a quella che possiamo osservare in un videogame.

In questo caso le differenze tra i vari prodotti sono molto limitate: con 24 sorgenti di audio posizionale spicca la Sound Blaster Live!, seguita dalla Sound Blaster X-Fi Elite Pro a sua volta inseguita a breve distanza dai restanti prodotti. Utilizzando 60 sorgenti audio, invece, la Sound Blaster Elite Pro si porta in prima posizione. Fanalino di coda la Aureon 7.1 Space la quale, pur supportando fino a 64 fonti audio, si appoggia in maggior misura sulle risorse di sistema.

Abbiamo voluto valutare l'impatto dovuto all'abilitazione dell'audio posizionale anche con The Chrnonicles Of Riddick e Far Cry. Entrambi i titoli si appoggiano alle estensioni EAX per l'accelerazione dell'audio posizionale e sono stati configurati con le impostazioni più aggressive dal punto di vista audio. Inoltre, poiché è nostra intenzione verificare l'incremento delle prestazioni ottenibile da una scheda audio rispetto ad un'altra abbiamo utilizzato risoluzioni medio-basse.

Iniziamo l'analisi dei grafici sopraesposti focalizzando l'attenzione sui risultati ottenuti alla risoluzione di 640x480: tutte le schede audio Sound Blaster hanno mostrato di essere veloci nell'accelerazione dell'audio posizionale in entrambi i titoli proposti. Le prestazioni fatte registrare con la Sound Blaster Live! e l'audio integrato NFORCE4 in Far Cry devono tener conto che in questo caso il numero di fonti di audio posizionale utilizzate è inferiore rispetto a quelle utilizzate con tutte le altre schede audio. Considerato ciò, la Sound Blaster X-Fi Elite Pro si dimostra sempre più veloce delle altre anche se è bene ricordare che nella maggioranza i casi i distacchi non vanno oltre qualche decimo di frame al secondo. Tale quadro si accentua all'aumentare della risoluzione: il limite non è più l'elaborazione della CPU, ma quella del processore grafico e, pertanto, la differenza nelle prestazioni ottenute al variare delle schede audio si appiattisce.

Non sappiamo né quando né con quale innovazione il mercato delle schede audio trova periodicamente nuova linfa vitale, tuttavia ciò che possiamo affermare con fermezza è che il nome Sound Blaster è protagonista ad ogni tappa evolutiva. Esattamente come fu per le famiglie Live!, Audigy e Audigy 2, anche in questo caso, infatti, la nuova generazione Sound Blaster X-Fi si ripropone di diventare un punto di riferimento per tutti coloro che vanno alla ricerca di un reparto audio per il proprio personal computer superiore alla media dal punto qualitativo, tecnico e tecnologico, con un gap di gran lunga maggiore rispetto a quanto visto fra le generazioni precedenti

Nell'analisi dei risultati ottenuti possiamo evidenziare che, nonostante la qualità dell'audio integrato abbia raggiunto livelli soddisfacenti per i meno esigenti, le schede audio PCI, anche se di fabbricazione non recente come la Sound Blaster Live! da noi considerata, possono vantare un'elaborazione del segnale più pulita e meno soggetta a distorsione. Le ragioni di questo risultato sono per lo più di natura tecnica: le intereferenze elettromagnetiche presenti in una scheda madre sono notevoli ed il semplice utilizzo di componenti fisicamente disposte su un PCB differente, come quello di una scheda audio dedicata, aiuta molto in tal senso.

Dal punto di vista tecnico il processore audio X-Fi rappresenta il top attualmente disponibile per il mercato consumer. Tutte le sue componenti e l'architettura Audio Ring utilizzata per la loro interconnessione confermano il minuzioso lavoro effettuato da Creative in fase di progettazione: con X-Fi non solo sono stati abbattuti tutti i compromessi evidenziati nelle precedenti generazioni di schede Sound Blaster, ma sono state introdotte anche numerose funzionalità che ci hanno piacevolmente impressionato per la loro resa ed efficacia. Non possiamo non citare al riguardo il X-Fi 24 bit Crystalizer, una funzionalità che fa uso della potenza di calcolo del DSP X-Fi e di avanzate tecniche proprietarie, figlie di quelle usate nei più prestigiosi laboratori di masterizzazione, per innalzare la qualità del suono a 16 bit.

La natura delle elaborazioni alla sua base, inoltre, ci permette di effettuare un interessante accostamento tra il mondo delle schede video e quello delle schede audio: possiamo, infatti, definire il 24 bit X-Fi Crystalizer come l'High Dynamic Range del suono, cioè una rielaborazione atta a superare i limiti di precisione (8 bit per canale nel campo video e 16 bit nel campo audio) per migliorare la resa finale.

Merita una menzione particolare sia il software a corredo che il lavoro svolto per rendere coinvolgente l'ascolto di audio multicanale mediante cuffie. Decisamente abbondante il numero di pannelli messi a disposizione dell'utente, contraddistinti da una grafica intuitiva e dalle diverse forme a seconda della modalità utilizzata. L'integrazione poi di Cubase LE, Wavelab e Amplitube LE faranno la gioia di chi si diletta nella registrazione casalinga, specie se chitarristi o bassisti.

Siamo rimasti favorevolmente impressionati dall'ascolto in cuffia di materiale multicanale, sia DVD video che vidogiochi, grazie al grande lavoro svolto dal CMSS-3D in versione ottimizzata. Siamo ovviamente di fronte ad un compromesso (manca ancora qualcosa in termini di resa dei diffusori frontali), ma in ogni caso il migliore mai raggiunto finora.

Tutti i risultati del RightMark Audio Analyzer dimostrano come la totalità delle operazioni svolte dal processore audio X-Fi avvengano ad una precisione estremamente elevata: i valori di distorsione registrati sono i più bassi che abbiamo mai visto in una scheda audio dedicata all'utenza amatoriale e semiprofessionale. Eccellenti anche tutti i restanti riscontri qualitativi: la risposta in frequenza è estremamente soddisfacente così come il rapporto segnale/rumore e la capacità di separare il canale destro da quello sinistro.

Come era prevedibile, inoltre, tutti i rilevamenti relativi all'occupazione della CPU effettuati attraverso benchmark sintetici come il 3DMark03 e il RightMark CPU Utilization test, hanno messo in evidenza prestazioni da primato in ambito gaming. Sfortunatamente non possiamo dire altrettanto osservando quanto ottenuto con i videogames dove i risultati sono stati sempre molto vicini alle altre schede audio prese in considerazione. Bisogna, tuttavia, tener presente che, rispetto ad altri prodotti, le Sound Blaster X-Fi hanno la capacità di gestire un maggior numero di fonti sonore e, in quest'ottica, i valori fatti registrare sono piuttosto positivi. Relativamente alla X-RAM, disponibile solo con la Sound Blaster X-Fi Elite Pro e Fatal1ty, è necessario precisare che per trarne un beneficio significativo i programmatori devono specificatamente ottimizzare i propri videogames e, pertanto, non ci sorprende vedere che con i titoli attualmente disponibili la Sound Blaster X-Fi Elite Pro è allo stesso livello della Sound Blaster X-Fi Xtreme Music.

Lo shop on-line di Creative propone le proprie schede X-Fi Elite Pro ad un prezzo di 349.99 euro, X-Fi Fatal1ty FPS a 250 euro, X-Fi Platinum a 199.99 euro e per finire X-Fi XtremeMusic a 130 euro, tutti prezzi IVA inclusa; è in ogni caso possibile trovare le stesse schede a prezzi inferiori in diversi negozi on-line.