Hangforradalom sokadszorra

A számítógépes játékok esetében az elmúlt évek során rengeteg szerepet kapott a marketingben a fejlődő grafika. Kétségtelen tény, hogy ez egy olyan terület, ahol a hardverek képességeit tényleg meg lehet mutatni, ami végső soron eladásokhoz vezet, és láthatóan a vásárlók is érdeklődnek a grafika fejlődése iránt. Gyakorlatilag a PC-piacon a jobb minőségű látványért rengeteg pénzt hajlandók adni a felhasználók, ami tökéletes táptalajt jelent a méregdrága VGA-knak. Az AMD és az NVIDIA zömében ebből él, de manapság már az Intel is azon van, hogy értékelhető alternatívaként építsenek integrált grafikus vezérlőikre a játékosok. Nyilván az IGP-k képességei korlátozottabbak, de a piac nagy részének ez is elég. Az AMD azonban úgy gondolja, hogy a grafika csak a képlet egyik eleme – a cég szerint a hangokról mindenki megfeledkezett az elmúlt években. Ebből a szempontból a játékok elértek egy mai szemmel nézve értékelhető szintet, és tulajdonképpen egy helyben toporgunk.

Alapvető kérdés, hogy szükség van-e a hangzásvilág javítására. Vajon azért nem fejlődik a piac, mert a mostani szint elég, vagy a felhasználók esetleg nem tudják, hogy mit lehetne kihozni a mai technológiákból? Az AMD az utóbbiban hisz, és szeptember végén be is jelentették a TrueAudio technológiát, mellyel új szintre szeretnék emelni a játékok hangzásvilágát.

Forradalom vagy reform?

Bár a minőségi hangzás iránt vágyakozó réteg manapság a TrueAudio technológiát tekinti forradalomnak, azt meg kell említeni, hogy inkább reformról van szó. Az elmúlt húsz évben számos dolog történt a hangkártyák szegmensében. Egyrészt a piac nagy része manapság már nem vesz ilyen termékeket, hiszen az alaplapok integrálva tartalmaznak egy relatíve jó minőségű megoldást. Volt azonban ennek a piacnak egy virágkora, ami tényleg innovatív technológiákat szült. Még a 2000-es évek előtt, közel 16 évvel ezelőtt az Aureal nevű cég bejelentett egy Vortex nevű hangkártyát, ami a mára legendának számító A3D technológiára épített. Ezt a terméket szorosan követte a Vortex 2 és ezzel az A3D 2.0, ami nagy fejfájást okozott a Creative nevű cégnek, hiszen Sound Blaster Live! nevű megoldásuknál jobb minőséget mutatott fel. Közben a két cég közötti kapcsolat pereskedéssé fajult, mivel a Creative szerint az Aureal felhasználta szabadalmait. A bíróság az Aureal javára döntött, de a jogi viták finanszírozása miatt anyagi helyzetük nagyon leromlott, így nem tudták tovább pénzelni a fejlesztéseket. A Creative végül felvásárolta a céget, hogy senki más ne juthasson hozzá az A3D-hez. Sajnos a technológia ezután a süllyesztőbe került, mivel az új tulajdonos az EAX-ben látta a jövőt.

Azóta már 12 év telt el, és bizony sok víz lefolyt a Dunán. Az EAX-nek a Windows Vista lett a veszte, hiszen a Microsoft az említett operációs rendszer megjelenése óta csak szoftveres emuláción keresztül implementálja a DirectSoundot. A Creative ugyan készített egy ALchemy nevű konverziós programot, mely a DirectSoundra leképezett adatfolyamot képes átkonvertálni OpenAL-re, vagyis elvben sikerült megoldani az EAX effektek hardveres gyorsítását, de a fejlesztők értelmetlennek látták a rendszer további támogatását, így mára gyakorlatilag az A3D és az EAX is odaveszett. Eltelt tehát 16 év a hangkártyák virágkorának kezdete óta, ami ugyan nem volt eredménytelen, hiszen rengeteg érdekes technológia született, de mára mégis leragadtunk az alapvető minőség szintjén.

Azt nehéz megmondani, hogy ki hol hibázott, de abban sokan egyetértenek, hogy szüksége van a piacnak legalább olyan minőségű hangzásvilágra, amit jóval korábban produkált az A3D technológia. Úgy néz ki, hogy ezzel az AMD is egyetért, bár a céget más érdekek hajtják.

[+]

Hol tartunk most?

Az AMD szerint ma nagyon nehéz javítani a játékok hangzásvilágán, és a TrueAudio technológia egy több éves fejlesztés eredménye, amit teljes titokban végeztek el. Itt a cégnek szerencséje volt, mivel pontosan tudták, hogy mi kerül a Microsoft Xbox One és a Sony Playstation 4 nevű konzolokba, tehát kaptak egy általános képet arról, hogy a PC-s fejlesztéseket milyen irányból érdemes megközelíteniük. A hang pedig egy fontos szempont, ugyanis az AMD szerint az aktuális konzolok is jobb minőségű élményt kínálnak ebből a szempontból, mint a PC. Utóbbit a Sony PlayStation 3 kapcsán meg tudjuk erősíteni, de minden bizonnyal ez így van a Microsoft Xbox 360 esetében is. Nehéz jól leírni a különbségeket, hiszen a hangzásvilág megítélése mindig szubjektív lesz, tehát nincsenek róla egzakt számok. Arra azonban tényleg fel lehet figyelni, hogy az egyes játékok PlayStation 3 portján élénkebb, gazdagabb a hangzásvilág, vagy jobban mondva az immerzió új szintet képvisel.

Sajnos PC-n odáig fajultak a dolgok, hogy a játékok által kreált hangzásvilág szempontjából már egyik konfiguráció sem képviseli a csúcskategóriát. Ebbe kétségtelenül beleszólt számtalan kedvezőtlen esemény, így lehet azon gondolkodni, hogy alakulhatott volna mindez másképp is – na de a múlton nem lehet változtatni, így ideje a jövőbe tekinteni.

Problémák és megoldások

A dedikált hangfeldolgozók eldobása az előző évtized első felében nem tűnt rossz koncepciónak, legalábbis látszott, hogy az iparág ezt eléggé átgondolta. A processzorok támogatták az olyan SIMD utasításkészleteket, mint például az SSE, emellett az IPC is folyamatosan nőtt. A Microsoft értékelte ezeket a törekvéseket, így gyorsan bekerült a Windowsba egy olyan rendszer, ami hangfeldolgozásra hasznosítja az SSE erejét. Az Intel ezzel párhuzamosan kidolgozta a HDA-t (High Definition Audio), ami specifikálta a megfelelő alapot az AC’97 szabvány leváltására. Az átállás elég gyorsan megtörtént, amire a Windows Vista is rásegített a hardveres gyorsításhoz szükséges alap kivégzésével, de erről az előző oldalon már írtunk.

Felmerült azonban számos nem várt probléma, amit eredetileg tényleg nem lehetett látni, tehát itt nem érdemes felelőst keresni. A PC-s játékok gondja alapvetően ott kezdődik, hogy a hangot a központi processzornak kell számolnia, ami ugye az előbbi bekezdésben tárgyalt koncepció volt. Itt rögtön adódik a kérdés, hogy ha ezt akarták, akkor mitől lett mára rossz a rendszer? Elsősorban azért, mert a CPU-k nem úgy fejlődtek, ahogy azt eredetileg elgondolták. Az egymagos processzorok falba ütköztek, így a többmagos irány lett az új jövőkép. Ez rögtön azt eredményezte, hogy a processzormagok teljesítménye csak lassan növekedett, így azok sokszorosításával lehetett extra sebességhez jutni. Ma már ez 4-8 magos processzorokban teljesedik ki.

Lényeges probléma, hogy a hangfeldolgozáshoz gyakorlatilag meg kell harcolni az erőforrásért megannyi más folyamattal. Ráadásul a programozók legnagyobb gondja nem a processzor maga, hanem a rengeteg piacra dobott modell, melyek teljesítménye nagyon eltérő. A hangok feldolgozása esetében kiemelten fontos, hogy meglegyen a megfelelő erőforrás az adott feladat számára. Amennyiben ez nincs meg, akkor rendkívül rossz élményben részesül a felhasználó, mivel véletlenszerűen pattoghat, illetve kihagyhat a rendszer. A fejlesztők tehát mindig arra törekszenek, hogy ezeket elkerüljék, vagyis minimalizálják a hangok számításának erőforrásigényét, hogy a piacon található összes processzor megbirkózzon a feladattal.

Az sem kedvezett a fejlesztőknek, hogy a homogén többmagos processzorok sem olyan irányba fejlődnek, ami megfelelne a hangfeldolgozásnak. Az új lapkákban egyre több szintre lettek osztva a gyorsítótárak, emellett megjelent a méretes megosztott cache, aminek sajnos relatíve magas is a késleltetése. Ez a legtöbb folyamat esetében nem előnytelen, de a hangok feldolgozása kis puffereket igényel, tehát nem kell méretes gyorsítótár, viszont fontos, hogy az adatok elérése nagyon alacsony késleltetésű legyen.

Az elmúlt években felmerült az a lehetőség, hogy a grafikus processzor ideális lenne a hangok feldolgozására. Erre számos tanulmány készült, így ez még ma is egy lehetséges alternatívát jelent, ám az elmélet gyakorlati megvalósítása nem mindig ad megfelelő eredményt. Sajnos a GPU pont annyira alkalmas a hangfeldolgozásra, mint a CPU: megoldja, de nem lesz hatékony. Emellett a GPU-architektúrákat tipikusan adatpárhuzamos feldolgozásra tervezik, vagyis még kevésbé számít a késleltetés. A hangfeldolgozás inkább amolyan fa struktúrára hasonlít, ráadásul ezek a játékokban több részre is bomlanak a mixelés előtt, tehát a GPU önmagában nem reális alternatíva.

[+]

Újabban az APU kezdte el érdekelni a kutatókat, hiszen a hangfeldolgozásnak vannak olyan részei, amelyekhez a grafikus processzor ideális, de olyanok is, amelyek inkább a központi processzoron futnak jól. Ez az új generációs konzolokon értékelhető alternatívát jelent, de PC-n ma még nem lehet megvásárolni olyan hardvert, ami megfelelne erre a modellre. Még ha lesz is, akkor is várni kell a terjedésre, tehát az APU-n feldolgozott hangzásvilág egyelőre a távoli jövő zenéje a PC-kben. Az Xbox One és a PlayStation 4 sokkal kedvezőbb helyzetben van, így ezeken a platformokon esetleg hamarabb láthatunk igazi innovációt.

Minden rosszul alakult

Sajnos ma kijelenthető, hogy a körülmények áldozata lett a piac, ráadásul a processzorok fejlesztésénél a mérnökök abszolút irreleváns tényezőként tekintenek a hangfeldolgozásra, mivel elég eltérő igényekkel rendelkezik ahhoz képest, mint amire általánosan szükség van, hogy a jellemző programkódok hatékonyan fussanak. Egy mai CPU tehát már nem ideális hardver a hangszámításra, és ezt a fejlesztők a minőség visszafogásával kezelik, várva valami jobb koncepcióra a hangzásvilág feljavítása szempontjából.

A korlátok a gyakorlatban is érezhetők, hiszen az aktuális konzolok nem erősebbek, mint a PC-k, viszont egyetlen fix hardverre épülnek, amire sokkal jobban lehet alapozni, így előre kiszámolható, hogy mekkora erőforrás használható fel a hangok számítására. PC-n egyszerűen figyelembe kell venni a nagyon olcsó processzorokat, és ez limitálja a lehetőségeket. Az új generációs konzolok még nagyobb pofont visznek majd be ezen a területen, mivel erősnek számítanak, és a fix hardver előnyével gyakorlatilag a fejlesztők előtt igen sok lehetőség adódik. Az AMD nyilván látta, hogy milyen fejlett lesz az Xbox One és a Playstation 4, így erre valahogy válaszolni kell PC-n is. Gyakorlatilag ezért született meg a TrueAudio technológia, ami egy dedikált hangprocesszornak tekinthető az AMD Radeon R7 260X, illetve R9 290 és 290X jelzésű VGA-k által használt cGPU-kban.

[+]

Az alapokat az AMD a Tensilica HiFi EP DSP-re építi, ami 24 bites RISC architektúrára alapoz. Ez a piac egyik legkedveltebb megoldása, főleg nagyon egyszerű programozhatósága, alacsony fogyasztása és komoly skálázhatósága miatt. Az AMD a 800 MHz-es órajelen üzemelő TrueAudio hangprocesszorba több HiFi EP DSP-t épített, de arról a cég nem nyilatkozik, hogy pontosan mennyit. Információink szerint három darab került a rendszerbe, és ilyen felépítés mellett a TrueAudio hardveres blokkja számít a legerősebb hangprocesszornak a piacon. Az szerencsére publikus, hogy mindegyik DSP 32-32 kB-os utasítás és adat gyorsítótárat, valamint 8 kB helyi memóriát kap. A fejlesztés a HiFi2-EP utasításkészletet támogatja, emellett kezeli az Xtensa szimpla pontosságú lebegőpontos feldolgozást, a dupla pontosságú rásegítést, illetve helyet kapott pár transzcendens utasítás is.

A licencelt DSP-k felhasználásán túl az AMD már jelentősen belenyúlt a rendszerbe, ami kapott egy 384 kB-os megosztott gyorsítótárat, amelynek 8 kB-os bankjai egymástól függetlenül döntenek a konkurens eléréséről a DSP-k és a DMA szempontjából. Ez garantálja lényegében a lehető legkisebb késleltetésű hozzáférést az adatokhoz. A TrueAudio technológiára építve a fejlesztők maximum 64 MB-os területet foglalhatnak le a VRAM-ból (aminek a tartalma le lesz tükrözve a rendszermemóriába), emellett támogatott a scatter és gather memória-hozzáférés, illetve az AMD egy egészen speciális streaming DMA motort fejlesztett a lehető legjobb teljesítmény érdekében. Utóbbi két funkció nagyon fontos, mivel a TrueAudio hangprocesszornak a lehető legkisebb késleltetés mellett van szüksége a hangmintákra a gyors feldolgozás biztosítása érdekében.

Hogyan lesz ez a rendszer része?

Az előbbi oldal után valószínűleg sokan kíváncsiak rá, hogy mégis hogyan lehet támogatni a TrueAudio technológiát, illetve a hardver birtokában miképp kell funkcionálisan működésre bírni. Nos, szoftveres oldalon a TrueAudio kapni fog egy drivert, amit az egyszerűség érdekében az AMD a Catalyst csomag részeként szállít majd. Ennek része lesz még a TrueAudio API, amit már elérhetnek a fejlesztők, hiszen jelenleg is folyik vele a munka. Az adott játék a TrueAudio hardvert számos middleware-en keresztül használhatja, ideértve az Audiokinetic Wwise, a Firelight fmod és a Microsoft XAudio2 megoldását, a hangfeldolgozó algoritmusokról pedig az McDSP és a GenAudio (AstoundSound) gondoskodik. A játékok esetében korábban már kifejtettük, hogy a Thief, a Murdered: Soul Suspect, a Lichdom, a Star Citizen és a Sonic & All-Stars Racing Transformed című alkotások kezelik az új fejlesztést.

[+]

Az előző oldalon megemlítettük, hogy hardver szempontjából az AMD Radeon R7 260X, illetve R9 290 és 290X jelzésű VGA-k közül érdemes választani, mivel csak ezek a megoldások támogatják a TrueAudio technológiát. Az adott terméket pontosan ugyanúgy kell beszerelni, mint eddig, és fontos, hogy nem váltja ki teljesen a hangkodeket vagy a hangkártyát, tehát utóbbira szükség lehet, bár ez az igényekről függ. A hangok megszólaltatása gyakorlatilag ugyanolyan módon történik, mint eddig. Legalább sztereó hangrendszer szükséges a térhatás eléréséhez, de természetesen a megfelelően pozicionált többcsatornás rendszerek is támogatottak.

[+]

A hangot az adott hangrendszerre többféle módon el lehet juttatni, így megfelelnek a 3,5 mm-es jack aljzatra vagy USB portra csatlakozó hardverek, illetve a hangszóróval felszerelt megjelenítők is meghajthatók HDMI vagy DisplayPort interfészen keresztül. Ízlés kérdése, hogy ki melyiket választja, mivel a TrueAudio technológia működése mindegyikkel biztosított.

Az AMD a legjobb élményhez fejhallgatót ajánl, de ez nem követelmény, csupán javaslat. Emellett az Eyefinity, pontosabban annak 2.0-s verziója is kap egy apróbb kiegészítést. A hárommonitoros rendszerekhez közel két évvel korábban jelent meg az úgynevezett Discrete Digital Multi-Point (DDM) Audio szolgáltatás, aminek hála nem csak a középső, hanem a két oldalsó monitor sztereó hangrendszere is működhetett, ráadásul egymástól teljesen független hangfolyammal. Ez a játékokban azonban nem volt megoldható, így ilyen módban az Eyefinity a középső kijelző hangszóróira korlátozta a hangokat, míg az oldalsó megjelenítők hangszóróit elnémította a rendszer. Ezt okkal tette meg az AMD, mivel a jobb és a bal hangszóró meg van különböztetve, viszont DDM Audio mellett három jobb és bal hangszóró van, ráadásul nem logikusan elrendezve, hanem felváltva.

[+]

Az új DDM Audio rendszer már tartalmazni fog egy automatikus és egyben intelligens csatornakiosztást, ami tulajdonképpen egy szoftveres frissítés keretében érkezik, vagyis nem szükséges hozzá új hardvert venni, csupán elég telepíteni a megfelelő Catalyst meghajtót. Ezzel a módszerrel az adott alkalmazás hatcsatornás rendszerként kezeli a hárommonitoros Eyefinity konfigurációt, ahol a középső monitor hangszórói lesznek a centerek, míg a jobb és bal oldali kijelzők sztereó hangrendszere rendre jobb és bal oldali hangszórókként fognak üzemelni. A legjobb az egészben, hogy ezt már számos Eyefinity-t támogató játék kezeli, amit a felhasználók az új DMM Audio funkciót támogató driver telepítésével azonnal kihasználhatnak.

Az új generációs DMM Audio szolgáltatás ráadásul kombinálható lesz a TrueAudio technológiával, vagyis a fentebb felsorolt játékok a megjelenés pillanatában kihasználják a hatcsatornás hangrendszerként funkcionáló hárommonitoros Eyefinity konfigurációkat.

Konklúzió

A TrueAudio értékes előrelépés lesz, de közel sem egyedi. A piac már többször nekifutott a hangforradalomnak, és legalább ennyiszer el is bukott a dolog. Ez azonban sosem a technológia hibája volt, hiszen a rendkívül ígéretes A3D-t egy felvásárlás végezte ki, míg a hardveresen gyorsított hangfeldolgozás a körülmények áldozata lett. Ma a TrueAudio próbálja meg a reformot – és teszi ezt a lehető legjobb pillanatban, hiszen a konzolok erőteljes fejlődést fognak felmutatni a hangzásvilág szempontjából. Emellett a rendszer kifejezetten kedvező szoftveres hátteret kap, hiszen támogatható a legnépszerűbb middleware-eken keresztül, aminek hála számos fejlesztő felszállt erre a vonatra.

[+]

Azt sajnos nehéz megjósolni, hogy mit hoz a jövő. Technikai értelemben az A3D is fantasztikus volt, ma mégsincs sehol. A TrueAudio legalább ekkora durranás, ha nem nagyobb, de a hangzásvilág javítását általánosan nehéz eladni. Erre vonatkozóan nem lesznek majd a tesztekben mérések, nem lehet az olvasónak átadni az élményt, csupán egy szubjektív véleményt lehet a technikáról alkotni. Ez lesz majd a TrueAudio szempontjából a legnagyobb kihívása, mivel a gyakorlatban kell megmutatni a potenciális vásárlóknak, hogy mit tud a rendszer.

Kicsit hasonlít ez a sztereó 3D-hez, ami távolról sem volt rossz koncepció, de arról is csak szubjektív véleményt lehet alkotni, és az efféle technikákat nehéz eladni. Talán a TrueAudio előnyére írható, hogy gyakorlatilag nem igényel speciális hangszórókat vagy sokcsatornás hangrendszert, és idővel úgy sem lesz majd olyan Radeon a piacon, ami ne tartalmazná a feldolgozáshoz szükséges hangprocesszort. Ezzel a rendszer gyakorlatilag automatikusan elterjed majd, függetlenül a vásárlók igényeitől. Biztos vásárlókat azonban az AMD nehezen szerez majd pusztán a TrueAudio technológiával. Reálisan értékelve gyakorlatilag csak azokat a felhasználókat érdekelheti egy efféle technika, akik még a 15 évvel korábbi virágkorban hallották, hogy milyen különbséget tudott felmutatni az A3D; az AMD rendezvényén résztvevők beszámolói szerint a TrueAudio közel megegyező élményt kínál. A vállalat szerint azonban ez még csak a kezdet, mivel a TrueAudio később számos extrával egészül majd ki.

Abu85