Creative Sound Blaster X-Fi im Test: Extremer Hörgenuss dank Zusatzchip?

Technische Daten

• Aufnahme bei 24 Bit / 96 kHz
• 7.1-Wiedergabe (analog) bei 24 Bit / 96 kHz
• Stereo-Wiedergabe bei 24 Bit / 192 kHz
• Frequenzumfang (+/- 3 dB, 24 Bit/96 kHz) = <10 Hz bis 46 kHz
• Frequenzumfang (+/- 3 dB, 24 Bit/192 kHz) = <10 Hz bis 88 kHz bei Stereo
  
  
• Rauschabstand (20-kHz-Tiefpassfilter, A-gewichtet): 109 dB (116 dB bei X-Fi Elite Pro)
• Klirrfaktor + Rauschen bei 1 kHz (20-kHz-Tiefpassfilter) = 0,004 Prozent (0,008 Prozent bei X-Fi Elite Pro)
  
  
• ASIO 2.0-Unterstützung für Aufnahmen mit 16 und 24 Bit bei 44.1 kHz, 48 kHz und 96 kHz mit Direct Monitoring
• Erweiterte SoundFont-Unterstützung bis zu 24 Bit Auflösung
• 64 MB X-RAM bei X-Fi Fatal1ty FPS und X-Fi Elite Pro

Technische Entwicklung

Um den technologischen Fortschritt des X-Fi-Soundchips gebührend in Szene zu setzen, hat Creative eine Tabelle mit Leistungsangaben bisheriger Soundchips aus dem eigenen Hause veröffentlicht. Aufgrund verschiedener Architekturen wurden die angegebenen Werte nur errechnet, geben aber dennoch einen guten Einblick in die Leistungsfähigkeit der einzelnen Chips.

	Sound Blaster Pro	SB AWE 32	SB Live!	SB Audigy	SB X-Fi
Transistoren	100.000	500.000	2 Millionen	4,6 Millionen	51,1 Millionen
Rohdaten-Leistung in MIPS	1	67	335	424	10340
Prozessor-Leistung in MIPS	3+	200+	1000+	1250+	30000+
Interne Audio-Kanäle	-	-	16 (Effekte)	64 (Effekte)	4096 (gesamt)
simultane Echtzeit-Effekte	-	-	1	4	8
Leistung im Vergleich zur Sound Blaster Live!	0,0001x	0,2x	1x	4x	67x

Audio-Ring

Die geballte Rechenkraft des X-Fi-Prozessors resultiert aus einer neuen Architektur, an welcher Creatives in Scotts Valley, Kalifornien, angesiedelten Entwickler die letzten fünf Jahre gearbeitet haben. Sie soll größtmögliche Flexibilität bei der Verarbeitung der Daten ermöglichen, welche bei bisherigen Audio-Prozessoren nicht vorzufinden war.

So sind die einzelnen Komponenten bis dato immer linear angeordnet gewesen. Der Nachteil dabei ist, dass die Daten bei der Verarbeitung immer denselben Weg nehmen und dabei alle Einheiten passieren. Soll außerdem abschließend noch ein weiterer Filter angewendet oder etwas gemixt werden, so muss dies der DSP (Digital Signal Processor) übernehmen, da die Signalverarbeitung nur unidirektional verläuft. Ein DSP kann eine solche Aufgabe allerdings nicht mit der gleichen Effektivität wie eine speziell dafür vorgesehene Einheit erledigen. Beides wirkt sich negativ auf die Performance des Prozessors aus.

Bei der neu entwickelten Architektur des X-Fi-Chips hingegen, dem sogenannten „Audio Ring“, sind die Komponenten unabhängig voneinander integriert. Daher bezieht sich die Leistung von 10230 MIPS (Millionen Befehle pro Sekunde) auch nicht auf eine einzelne Einheit, sondern ist vielmehr eine Summe der Leistungen aller Einheiten. Während der Verarbeitung müssen die Daten im Audio Ring nicht jede Station durchlaufen, so dass überflüssige Arbeitsschritte eingespart werden können. Außerdem ist es möglich, dass einzelne Einheiten mehrfach zum Einsatz kommen können, bevor der Prozess abgeschlossen ist. Der Audio Ring verfügt über 4096 Kanäle, welche allerdings nicht mit der maximalen Anzahl Stimmen (128 beim X-Fi-Prozessor) zu vergleichen sind. Diese Kanäle werden für die interne Signalübertragung und zum Erzeugen der Effekte verwendet. Auch der Gebrauch von lokalem Arbeitsspeicher soll die Leistung der neuen Architektur verbessern, kann sie doch auf diese Weise mehr Bandbreite zur Datenverarbeitung verwenden, als der PCI-Bus zur Verfügung zu stellen vermag. Doch nicht nur die allgemeine Architektur wurde runderneuert, auch die einzelnen Einheiten sind überarbeitet und auf ihre Leistungsfähigkeit hin optimiert worden.

Die Prozessor-Einheiten

Der Sample Rate Converter (SRC):
Die wichtigste Komponente von Audio-Prozessoren ist nach wie vor der SRC. Er ist mit 7310 MIPS die Einheit, die am meisten zur Leistung der X-Fi-Plattform beiträgt. Diese Leistung braucht er, um hochqualitative Berechnungen bei gleichzeitig hoher Geschwindigkeit durchzuführen. Benötigt wird der SRC immer dann, wenn 3D-Audio errechnet oder mehrere Quellen mit verschiedenen Sample-Raten abgemischt werden sollen. Für den Fall, dass eine Anwendung mal keine Umwandlung der Sample-Rate erfordert, ermöglicht es der Audio Ring den SRC zu umgehen.

Der Mixer:
Den größten Anteil an der Verwirklichung des Audio Rings hat laut Creative der Mixer. Ausgestattet mit 1210 MIPS ist er zuständig für die Regelung des Datenverkehrs auf der neuen Architektur. Außerdem kann er Signale skalieren oder mehrere Signale zu einem einzelnen zusammenfügen. Daneben übernimmt der Mixer die Arbeit verschiedener weiterer Studio-Werkzeuge, darunter Synthesizer und Equalizer.

Filter:
Der X-Fi-Chip verfügt über 512 optimierte Filter-Einheiten. Mit insgesamt 200 MIPS haben diese genug Leistung, um Raumklang wie EAX-Effekte oder sehr realistischen, virtuellen Surround-Sound, gerade mit Stereo-Kopfhörern, zu erzeugen. Auch bei der Musikproduktion helfen die 13 anwendbaren Filter. Creative gibt an, dass ein DSP sehr viel mehr Leistung bräuchte, um die Filter genauso schnell anzuwenden und dabei dieselbe Qualitätsstufe zu halten.

Der DSP:
Der DSP der X-Fi besteht nun aus gleich vier Prozessor-Einheiten, weshalb Creative ihm den Namen „Quartet DSP“ verliehen hat. Außerdem unterstützt er SIMD-Befehle. Die Ergebnisse, die ein Subprozessor errechnet hat, werden in einen zwei Megabyte großen Zwischenspeicher geschrieben und können ohne größere Verzögerungen von den anderen für deren Berechnungen verwendet werden. Insgesamt trägt die DSP-Einheit 1180 MIPS zur Power der X-Fi bei.

Transport-Engine:
Auch wenn es sich hierbei um eine Einheit handelt, die nicht aktiv an der Signalverarbeitung beteiligt ist, ist die Transport-Engine ein wichtiger Teil der Architektur. Sie stellt die Verbindung mit dem PCI-Bus und dem optionalen X-RAM her und beinhaltet zu diesem Zweck mehrere DMA-Kanäle. Um die Übertragungsgeschwindigkeit an die momentanen Bedürfnisse anzupassen, wird deren Priorität mit jedem Taktzyklus neu berechnet. Diese Berechnungen stützen sich auf die für die Übertragung benötigte Bandbreite und Latenz.

Tank-Engine:
Die Tank-Engine ist mit ihren 440 MIPS für jegliche Form akustischer Verzögerung zuständig. Darunter fallen Effekte wie Reverb, Chorus, Zeitverzögerungen oder Reflexionen. Dank spezieller Pipelines für Adress- und Daten-Berechnungen und einem Zwei-Level-Cache-System kann die Tank-Engine diese Berechnungen dem DSP oder dem Hauptprozessor des Computers abnehmen. Neben deren Entlastung ist dies auch einer Verbesserung der akustischen Qualität zuträglich, da diese Komponenten womöglich Knackser und andere Fehler verursachen könnten.